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Fotomultiplicadores
Apuntes Curso de Instrumentación Profesora: Lucelly Reyes
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Tubo fotomultiplicador “photomultipler” Introducción
Los fotomultiplicadores son dispositivos de detección de luz que convierten la luz recibida en una señal eléctrica medible. El uso de los fotomultiplicadores ha experimentado un gran auge en los últimos años debido a los progresos conseguidos en eldesarrollo de los fotocátodos y en las etapas de amplificación. Son aparatos muy versátiles que permiten ser usados en un gran número de aplicaciones. La gran ventaja del fotomultiplicador sobre otros detectores luminosos es la amplificación por emisión secundaria. Se pueden conseguir factores de multiplicación desde 103 hasta 109. Además, en fotomultiplicadores rápidos se pueden conseguir respuestas delfotomultiplicador con tiempos de subida menores de un nanosegundo. Desde 1902 en que Austin descubriera la emisión secundaria se ha investigado para encontrar superficies emisoras con las que conseguir una mayor multiplicación de electrones. En 1936 Zworykin desarrolló el primer tubo fotomultiplicador con varias etapas de amplificación. Los electrones viajaban por el tubo con la ayuda de un campoeléctrico y un campo magnético. En 1939 Zworykin y Rajchman desarrollaron un sistema electrostático de focalización cuya estructura es todavía la base de los fotomultiplicadores actuales. En la actualidad los fotomultiplicadores son utilizados en varias disciplinas como Biología, Medicina, Bioquímica, Medio Ambiente, Fotografía, en Astronomía, en la Industria, etc.
Principio de funcionamientoDentro de un fotomultiplicador los elementos esenciales son los siguientes:
 El fotocátodo, encargado de convertir el flujo luminoso en un flujo de electrones. Estos electrones producidos por efecto fotoeléctrico se conocen por fotoelectrones para remarcar su origen fotoeléctrico, en oposición a los otros electrones que se originan por emisión secundaria en los dínodos.
 El sistema defocalización, encargado de acelerar y dirigir los fotoelectrones hacia la cadena de amplificación.
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 La cadena de amplificación, consistente en una serie de electrodos de emisión secundaria que reciben el nombre de dínodos.
 El ánodo, que finalmente recoge el flujo de electrones al final de la etapa de amplificación y produce laseñal eléctrica de salida.
Conexión básica
Para operar el tubo requiere de una fuente de voltaje DC estable de 1 a 2 Kvoltios para su normal funcionamiento, un divisor de voltaje que se distribuye entre los dinodos y una carcasa que lo proteja de los campos magnéticos y eléctricos.
Divisor de tensión entre dinodos
Métodos de operación de un tubo fotomultiplicador
La salida de untubo “photomultipler” puede ser procesado eléctricamente como una fuente de corriente constante. Aunque, se mejor conectarlo a un circuito óptimo, dependiendo de la luz incidente y las características de frecuenta requeridas. Las figuras siguientes muestran circuitos típicos para la medición de la luz, que son los más usados comúnmente.
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3El método DC mostrado en la Figura (a) detecta los componentes DC en la salida del tubo “photomultipler”, amplificada y con un filtro paso bajo. Este método es desarrollado para la detección de relativamente altos niveles de luz, y es comúnmente usado.
El método AC mostrado en (b) solamente extrae los componentes alternas de la salida del un tubo “photomultipler” a través de un condensador ylos convierte en componentes DC usando un diodo. Este método es generalmente usado en las regiones de baja intensidad de luz donde los componentes AC son predenominados en la señal de salida sobre los componentes DC.
El método DC y el método AC (método análogo) son usados principalmente en altos niveles de luz para moderar los niveles de luz. En muy bajos niveles de luz, el método de contador...