Фотоэлектронный умножитель ФЭУ

Чтобы измерить очень слабый световой поток, в качестве приемников излучения используют фотоэлектронные умножители (ФЭУ). Под действием квантов света из приемного электрода ФЭУ выбиваются электроны, а затем происходит ступенчатое усиление потоков электронов- по мере того, как они движутся от одного электрода ФЭУ к другому, интенсивность этого потока нарастает, так как всякий раз из электрода выбивается больше электронов, чем в него попадает.

Коэффициент умножения ФЭУ (величина, показывающая во сколько раз в итоге, увеличится ток в приборе) очень высокий- он достигает105, и даже отдельные фотоны создают на выходе ФЭУ импульсы тока заметной величины.

Достаточно велика и площадь приемной поверхности прибора, то есть поверхности прибора, воспринимающей излучение. У лучших ФЭУ она составляет несколько квадратных сантиметров. Все, казалось бы, хорошо, но ФЭУ- все же вакуумный прибор, он громоздок, боится механических нагрузок, а это нередко оказывается решающим недостатком. Кроме того, в области ИК-излучения чувствительность его мала, ФЭУ- прибор видимого диапазона.

Были созданы полупроводниковые фотоприемники- лавинные фотодиоды, ЛФД. При освещении такого прибора в нем образуются свободные электроны (фотоэлектроны), которые ускоряются под действием приложенного диоду напряжения. При столкновении фотоэлектрона с атомом самого полупроводника появляются еще одни электрон «дырка», то есть вместо одного образуются уже три свободных носителя зарядов.

Процесс свободного внутреннего усиления фототока происходит лавинообразно в тонком слое проводника. Твердотельные фотоприемники, естественно, лишены большинства недостатков ФЭУ, но к сожалению, даже лучшие из них имеют небольшой коэффициент умножения (200-300) и маленькие площади приемных поверхностей-квадратные миллиметры. Это объясняется двумя причинами. Прежде всего процесс лавинного умножения количества носителей заряда крайне чувствителен к колебаниям приложенного напряжения.

Достаточно измениться внешнему напряжению на сотую долю процента, и лавина выходит из-под контроля: ток резко возрастает, что приводит к выходу приемника из строя. Причем чем выше коэффициент умножения, тем точнее надо поддерживать напряжение.