Фотоэлектронный умножитель
Прибор, с помощью которого световое излучение превращается в электрический ток, называется фотоэлементом. Фотоэлектронный умножитель — прибор для регистрации слабых световых потоков — представляет собой разновидность фотоэлемента с системой усиления фототока. Он широко применяется при астрономических исследованиях.
Астрофотометрические методы исследования основаны на применении так называемого внешнего фотоэффекта. Сущность этого процесса состоит в том, что в металлах и полупроводниках под действием света, падающего на их поверхность, происходит высвобождение электронов. Если при этом электроны вылетают из вещества, то такой фотоэффект называется внешним.
Простейший фотоэлемент представляет собой вакуумную трубку, в которой электроны, вылетевшие из катода в результате поглощения электромагнитного излучения, ускоряются электрическим полем и движутся в направлении к положительному электроду — аноду. Число фотоэлектронов, выбитых из вещества катода, пропорционально интенсивности падающего светового потока. При некоторой разности потенциалов между электродами фотоэлемента все освобождаемые из катода электроны будут достигать анода (ток насыщения). В этом случае величина разрядного тока будет пропорциональна интенсивности света, падающего на катод.
Однако при астрономических наблюдениях, когда осуществляется регистрация весьма слабых световых потоков, сила фототока слишком мала. Для его усиления и применяются фотоэлектронные умножители, или фотоумножители.
В фотоумножителе вылетающие из катода электроны, прежде чем достичь анода, попадают на промежуточный электрод — эмиттер и выбивают из него дополнительные электроны. Вещество эмиттера подбирается с таким расчетом, чтобы каждый ударяющий в него первичный фотоэлектрон освобождал несколько вторичных электронов. Такая система позволяет усилить первичный фототок. На практике применяются многокаскадные фотоумножители, в которых вторичные электроны, испускаемые эмиттером, попадают на второй эмиттер, испускаемые вторым — на третий и т. д. В результате достигается многократное усиление первичного фототока в сотни миллионов раз.
Обычно вместо измерения среднего анодного тока применяются так называемые счетчики фотонов — фотоэлектронные умножители со специальными устройствами, которые позволяет регистрировать отдельные импульсы тока, рожденные фотонами.
В зависимости от материала фотокатода фотоумножители чувствительны к той или иной области спектра излучения. Так, например, сурьмяно-цезневые фотокатоды чувствительны к ультрафиолетовым лучам, а кислородно-цезиевые — к значительной части видимых лучей, а также частично к инфракрасным лучам.
Фотоумножители являются основными приемниками света современной астрофотоме-трии, они обладают в десятки раз более высокой чувствительностью, чем самые лучшие фотографические эмульсии. Фотоумножители незаменимы при измерении яркости звезд, при определении яркости различных участков спектров астрономических объектов во всех длинах волн и ряде других астрофотометрических исследований.
