fotomultiplicadores

Fotomultiplicadores (PMT)
Se llama fotomultiplicador a un tipo de detector óptico de vacío que aprovecha el efecto de emisión secundaria de electrones para responder a niveles muy bajos de iluminación, manteniendo un nivel de ruido aceptable. Con la llegada de los dispositivos CCD y su gran eficiencia cuántica, los fotomultiplicadores han visto reducirse grandemente sus aplicaciones, quedandoprácticamente reducidas a los detectores de partículas, basados en la radiación de Cherenkov. Un fotomultiplicador está compuesto de un fotocátodo, que emite electrones cuando sobre él inciden fotones de energía adecuada. Un campo eléctrico acelera estos electrones y los dirige hacia un ánodo, que en estos tubos recibe el nombre de dínodo. La energía de los electrones incidentes provoca la emisiónun número mayor de electrones secundarios que son dirigidos hacia un segundo dínodo. El número de dinodos y su disposición varía con el modelo de fotomultiplicador. Un tubo fotomultiplicador consiste de un cátodo fotoemisión (fotocátodo), consistente de metales alcalinos con funciones de trabajo bajas, seguidos de electrodos enfocados, un multiplicador de electrones (dinodos) y un colector deelectrones (ánodo) en un tubo al vacío.
Cuando la luz entra al fotocátodo, este convierte la energía de la luz incidente en fotoelectrones emitidos al vacío, los cuales son enfocados hacia los dinodos, donde son multiplicados en un proceso de emisión secundaria. Al final, la señal de salida se obtiene en el ánodo. La eficiencia en la conversión o sensibilidad del cátodo, varia con la longitud de ondade la luz incidente. La relación entre la sensibilidad del cátodo y la longitud de onda se llama respuesta espectral característica. Debido a la mencionada emisión secundaria de cada dínodo, el tubo fotomultiplicador tiene una alta sensibilidad y un bajo ruido.
Tipos de fotomultiplicadores:
Tipo frontal. Tiene un fotocátodo semitransparente el cual es un fotocátodo del tipo transmisor, quepermite tener mejor uniformidad que el tipo lateral. La disposición frontal permite barrer áreas en un rango definido por el tamaño del tubo fotomultiplicador.
Tipo lateral. Los fotomultiplicadores laterales emplean un fotocátodo opaco o sea un fotocátodo del tipo reflector y una estructura de jaula circular para los dínodos, lo que ofrece buena sensibilidad y amplificación con un voltaje dealimentación relativamente bajo. Usados generalmente en espectrofotometría y sistemas fotométricos en general, reciben la luz incidente por un lado del tubo de vidrio. Las ventajas son su relativo bajo costo.
Otros tipos. Se pueden hacer combinaciones de los dos fotomultiplicadores arriba mencionados para mejorar, por ejemplo, la recepción angular de luz, necesaria para experimentos de física de altasenergías
Arreglo de los dinodos.
Un dínodo conforma el sistema de multiplicación de electrones. La gran sensibilidad de los tubos fotomultiplicadores (consiste en amplificación de corriente y relación señal ruido altas) es debida al uso de tal sistema, que permite el proceso de emisión secundaria.
Tipo jaula circular. Usado generalmente en los fotomultiplicadores laterales, se caracteriza poroptimizar el espacio, respuesta rápida y alta ganancia obtenida con un suministro de voltaje relativamente bajo
Tipo caja y rejilla. Es una sucesión de cuartas partes de dinodos cilíndricos. Se usa en fotomultiplicadores frontales debido a la eficiencia en la recolección de electrones y a su uniformidad.
Tipo linealmente centrado. Lo caracteriza su respuesta rápida en tiempo y la linealidad depulso, además de ofrecer una corriente de salida grande.
Tipo persiana veneciana. Cada dinodo está formado por láminas paralelas inclinadas 45° con respecto al eje del tubo. Usado en tubos con áreas foto catódicas grandes y cuando no es prioridad la respuesta en tiempo del tubo fotomultiplicador.
Otros tipos. Además de los mencionados existen el tipo malla, el tipo placa de micro canal y el tipo...