Главная  Электронные лампы 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [ 30 ] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112]

где Iq-,ток, отбираемый с катода. Таким образом, однокаскадный ФЭУ позволяет получить увеличение первичного тока в а раз.

На рис. 5.8, б приведен внешний вид однокаскадиого фотоэлектронного умножителя типа ФЭУ-1. В этом умножителе использован сурьмяно-цезиевый фотокатод и такой же эмиттер (динод), нанесенные на стекло баллона сферической формы. Фотокатод занимает половину внутренней поверхности баллона. Эмиттер, занимающий значительно меньшую поверхность, расположен внизу на стороне баллона, противоположной катоду. Между катодом и эмиттером вблизи эмиттера помещен анод (коллектор), выполненный в виде никелевого кольца.

В системе с несколькими динодами вторично-электронное умножение может быть использовано многократно. Примерная конструкция многокаскадного ФЭУ показана иа рис. 5.9. Прибор 1юмещен в стеклянный баллон, в котором создан высокий вакуум. На верхнюю торцевую поверхность баллона нанесен полупрозрачный фотокатод J. Падающий


Фототтод

Анод

Дз Д4

Рис. 5.9. Конструкция многокаскадного ФЭУ;

-о f о-

Рис. 5.10. Схема включения ФЭУ*

на торец прибора свет вызывает фотоэлектронную эмиссию с внутренней поверхности катода. Перед катодом установлена диафрагма 2, фокусирующая электроны на систему динодов S. Анод 4 выведен на поверхность баллона. Прибор имеет многоштырьковый пластмассовый цоколь 5.

Схема включения многокаскадного ФЭУ приведена на рис. 5.10. Под действием света, падающего на фотокатод, с его поверхности излучается некоторое количество электронов. Эти электроны попадают в ускорягощее электрическое поле, существующее между электродом Д (дкнодом) и фотокатодом, и, бомбардируя Динод выбивают из него вторичные электроны, которые в свою очередь бомбардируют динод Дз, находящийся под более высоким положительным потенциалом, и т. д. Обычно число Вторичных электронов в 4-5 раз больше числа HepBK4]ibix электронов. Следовательно, каждый динод дает усиление потока электронов в указанное число раз. Мощный электронный поток, попадающий на последний электрод - анод, определяет величину тока /„, протекающего через нагрузочное сопротивление R. При исполь-зованин 10-15 дннодов удается получить очень большое усиление фототока. Поэтому чувствительность современных ФЭУ достигает



сотен ампер иа люмен (А/лм). Действительно, если чувствительность самого фотокатода /(, то величина фототока с него /ф= ДФ.

При коэффициенте вторичной эмиссии динодов, равном а, ток с первого динода

/i = а/ф = аКФ,

со второго

/, = all = оКФ и с tt-ro (равный току нагрузки)

=аЧ<Ф.

Одним из основных параметров ФЭУ является коэффициент усиления фототока

Ку = о\ (5,3)

где п - число динодов.

Коэффициент усиления современных ФЭУ достигает 10**.

Таким образом, с помощью умножительной системы можно повысить чувствительнссть прибора в миллионы раз.

Интегральная чубстсительность ФЭУ (анодная чувствительность) равна произведению интегральной чувствительности фотокатода на коэффициент усилеггия фототока

К,=ККу. (5.4)

Необходимо отметить, что ФЭУ используются главным сбразог для регистрации слабых световых потоков. Поэтому при очень высокой интегральной чувствительности величина тока в нагрузке обычно не превышает десятков миллиампер.

Важным параметром ФЭУ является величина темновсго тока, протекающего в анодной цепи в рабочем режиме при полном затемне-ини умЕюжителя. Основные причины появления темпового тока:

а) термоэлектронная эмиссия с фотокатода и первого динода, усиленная последующими каскадами умножителя;

б) электростатическая эмиссия с динодов и деталей их крепления. Темновой ток зависит от напряжения питания ФЭУ; увеличение

напряжения питания вызьшает рост темпового тока за счетбольшего усиления токов термоэлектронной и электростатической эмиссии.

Чувствительность ФЭУ, как и фотоэлементов, ограничивается уровнем собственных шулюв. Источниками шумов в ФЭУ являются: дробовой эффект (неравномерность излучения электронов) фотокатода, флуктуации коэффициента вторичной электронной элшсспн а, разброс траекторий электронов при их движении между диподалш и т. п. При наличии собственных шумов в выходном токе появляются шумовые составляющие, на фоне которых очень малые полезные сигналы могут оказаться неразличимыми. Уровень собственных шумов ФЭУ выше, чем у фотоэлементов.

Минимальная величина светового потока, которая может быть обнаружена фотоэлектронным ум1{ожителем, называется его пороговой ч увствшпельи остью.




160 2A0Ua.e 5

В;5л(11ейшими характеристиками ФЭУ являются световые и анодные.

Световая характеристика выражает зависимость выходного тока от величины светового потока при постоянном спектральном составе излучения. Пример такой характеристики приведен на рис. 5.П, й.

В значительном интервале изменений светового потока световая характеристика линейна. Некоторое отклонение от линейности при больших световых потоках связано с образованием отрицательного пространственного заряда у последних динодов, приводящего к неполному отбору вторичных электронов с дино- °

ДОБ.

Анодная характеристика изображает зависимость выходного тока от анодного напряжения (т. е. разности потенциалов между анодом и последним динодом) при неизменных потенциалах остальных динодов и заданном световом потоке

(рис. 5.П,б). Начальный (восходящий) участок характеристики соответствует режиму пространственного заряда между последним динодом и анодом. При повышении анодного напряжения ток достигает насыщения, и дальнейшее увеличение уже не изменяет величины анодного тока.

Фотоэлектронные умножители, как и фотоэлементы с внешним фотоэффектом, могут использоваться в разнообразных автоматических н измерительных схемах, а также в устройствах фототелеграфии и звуковоспроизведения оптических фонограмм. . ,

Недостатки ФЭУ заключаются в необходимости высоковольтного источника питания (несколько сотен вольт), в изменении чувствительности во времени (старении) и в неспособности переносить световые перегрузки. Чтобы работа ФЭУ была длительной и надежной, анодный ток не должен превышать нескольких миллиампер. В противном случае из поверхности анода выделяется газ, и прибор выходит из строя.

Рис. 5.11. Характеристики ФЭУ:

а ~- световая; б - вольт-амперная.

Контрольные вопросы а упраоюнеиия

1. Пользуясь справочником [12, 24], расшифруйте обозначения следующих <:]ютоэлектронпых приборов; СЦВ-51. Ф-13, ЦГ-4, ФЭУ-71. Выпишите основные параметры, характеризующие работу этих приборов, зарисуйте их цоколсвку.

2. Какие фотоэлектронные приборы изображены на рис. 5.12?

Рис. 5.!2. Условные графические изобралеиия фотоэлектронных приборов.



[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [ 30 ] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112]

0.0016