Fotomultiplicadores

Fotomultiplicadores
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 dinodo. La energía de los electrones incidentes provoca la emisión unnúmero mayor de electrones secundarios que son dirigidos hacia un segundo dinodo. El número de dinodos y su disposición varía con el modelo de fotomultiplicador.
Funcionamiento
Un tubo fotomultiplicador consiste de un cátodo foto emisivo (fotocátodo), consistente de metales alcalinos con funciones de trabajo bajas, seguido de electrodos enfocado res, un multiplicador de electrones (dinodos) y uncolector de electrones (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, varía con lalongitud de onda de 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 dinodo, el tubo fotomultiplicador tiene una alta sensibilidad y un bajo ruido.

Principales parámetros que caracterizan las presentaciones de un fotomultiplicador

Sensibilidad
Es un parámetroque caracteriza la eficiencia de las conversiones de la luz en fotoelectrones. Se define la sensibilidad del fotocátodo y el flujo incidente. Cuando se expresa en unidades radiométricas se denomina sensibilidad radiante del cátodo: Y expresada en unidades fotométricas se denomina sensibilidad luminosa del cátodo Es un parámetro que caracteriza la eficiencia de las conversiones de la luzenfotoelectrones.Ganancia: La ganancia del fotomultiplicador se define como el cociente entre la corriente en el ánodo y la corriente en el cátodo: En el caso límite en que la corriente en el fotocátodo esté formada por un único fotoelectrón, la ganancia estará dada por el número total de electrones recogidos por el ánodo, es decir, la carga de la señal de un único fotoelectrón. La ganancia total de unfotomultiplicador depende del número de dinodos y del factor de emisión secundaria, que depende de la energía del electrón incidente. A su vez, la energía del electrón depende del potencial entre dinodos que es una fracción del voltaje total aplicado.

Espectro de un fotoelectrón
Cuando a un fotomultiplicador le llega un flujo luminoso muy débil es posible que los pulsos luminosos originados porfotoelectrones individuales están bien separados y se puedan estudiar individualmente
Factores que afectan el desempeño
Divisores de voltaje
El voltaje suministrado a cada dinodo es llevado a cabo por una base divisora de voltaje o red resistiva ya que consiste en resistencias conectadas en serie.
Modo de empleo de los Fotomultiplicadores y su eficiencia cuántica.
Los fotomultiplicadores seemplean en los microscopios con focales donde gracias al sistema óptico (que emplea un laser) la luz que recogen proviene de un único punto. La eficiencia cuántica de los fotomultiplicadores es entre el 20 y 30%, siendo generalmente mayor para los azules y menor para los rojos, no obstante existen fotomultiplicadores optimizados para tener una mayor eficiencia cuántica en determinados rangos del...