Fotomultiplicadores

FOTOMULTIPLICADORES

¿Qué son?

Dicho de manera concreta se conoce como fotomultiplicador a un tipo de detector óptico de vacío, que tiene como objetivo poder aprovechar 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 (quiere decir en inglés, "Charge coupled device", lo que en español diría Dispositivo de Cargas Acopladas (o "Interconectadas") y su gran eficiencia cuántica, los fotomultiplicadores han visto reducirse grandemente sus aplicaciones, quedando prácticamente reducidas a los detectores de partículas.

Captan la presencia o la ausencia de la luz de una superficie, debe hacerse un barrido de punto a punto a través de una línea y a su vez línea a línea hasta que se complete el área a detectar.

Para esto, dado la eficacia de los dispositivos CCD es importante resaltar que la eficacia cuántica de los fotomultiplicadores es entre 20% y 30% siendo generalmente mayor para los de tono azul y menos para los tonos rojos, pero no obstante existen algunos fotomultiplicadores que ya están optimizados para tener una mayor eficacia cuántica en determinados rangos del espectro luminoso; tales como ultravioletas, verdes, rojos, etc.

¿Cómo está compuesto?

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 un número mayor de electrones secundarios que son dirigidos hacia un segundo dinodo. El número de dinodos y su disposición varía con el modelo de fotomultiplicador.

Las principales características de cualquier fotomultiplicador aparecerán reflejadas en sus hojas de especificaciones. Algunas se refieren al tubo de forma global, pero otras hacen referencia a alguna de las partes del fotomultiplicador.

¿Cómo funcionan?

Un tubo fotomultiplicador consiste de un cátodo fotoemisivo (fotocátodo), consistente de metales alcalinos con funciones de trabajo bajas, seguido de electrodos enfocadores, un multiplicador de electrones (dinodos) y un colector 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 dínodos, 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 la longitud 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 dínodo, el tubo fotomultiplicador tiene una alta sensibilidad y un bajo ruido.

Tipos

TIPO FRONTAL Tiene un fotocátodo semitransparente el cual es un fotocátodo del tipo transmisor, que permite 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 de alimentación relativamente bajo, reciben la luz incidente por un lado del tubo de vidrio.

Arreglo de los dinodos

Un dinodo 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

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