Источники и приемники излучения - Ишанин Г.Г.
ISBN 5-7325-0164-9
Скачать (прямая ссылка):
154
ричных электронов на лопасти следующего динода. Эффективность жалюзийного динода невелика (88%), однако подобные системы имеют и некоторые преимущества, обеспечивая широкий диапазон линейности световой характеристики, высокую стабильность анодного тока, относительную нечувствительность к небольшим изменениям межкаскадных напряжений, стабильность анодного тока при наличии магнитных полей, большую площадь динода. позволяющую работать при повышенных токовых нагрузках.
В жалюзийных ФЭУ между катодной камерой и динаднои системой помещается кольцевой электрод-модулятор, позволяющий изменять анодную чувствительность ФЭУ в широких пределах и осуществлять внутреннюю модуляцию сигнала.
Большие возможности для миниатюризации ФЭУ представляются при использовании непрерывного динода с распределенным сопротивлением. В простейшем случае такой динод представляет собой трубку (канал) (рис. 5.3, в—д), изготовленную, например, из специального стекла, на поверхности которого в результате термообработки в водороде образуется слой, обладающий необходимыми значениями электросопротивления и коэффициента вторичной электронной эмиссии (R = 107~108 Ом; а — 34-3,5 при Е — 300 эВ).
При подаче высокого напряжения на концы канала через проводящие контакты по его поверхностному слою течет ток, создающий падение напряжения вдоль канала. Вторичный электрон, выбитый из внутренней стенки канала, под действием электростатического поля ускоряется и ударяется о стенку канала в точке с более высоким потенциалом. Усиление в канале зависит от отношения его диаметра к длине (калибра), напряжения на его концах и вторично-эмиссионных свойств рабочей поверхности.
Оптимальное значение калибра канала 50—100, при этом можно получить усиление 10е—107 при напряжении около 2,5 кВ.
Простейшая (прямая) форма канала не позволяет получить больших усилений в ФЭУ из-за увеличения шумов, обусловленных оптической и ионной обратной связью с анода на фотокатод (прямое видение). Чтобы устранить этот недостаток, каналу можно придать форму спирали. В последнем случае (спиральтрон) систему из нескольких соединенных вместе параллельных каналов (например, четырех) закручивают при ее изготовлении вокруг оси (рис. 5,3, г).
Недостаток прямых и изогнутых каналов — низкая эффективность эквивалентного каскада умножения, объясняющаяся тем, что часть вторичных электронов не участвует в дальнейшем процессе умножения. Кроме того, наблюдается большой разброс времени пролета электронов из-за отсутствия их фокусировки что увеличивает постоянную времени.
Эти недостатки устранены в системах со скрещенными магнитными и электрическими полями, которые используют для изготовления высокочастотных ФЭУ.
155
Анодный блок ФЭУ состоит из последнего динода и анода. Часто анод выполняют в виде сетки и располагают между предпоследним и последним динодом. В этом случае электроны от последнего динода ускоряются анодом-сеткой и, умножаясь на последнем диноде, собираются на анод. Недостатком сетчатого анода является перехват части электронов на пути к последнему диноду, что ухудшает временное разрешение ФЭУ.
Спектральная чувствительность ФЭУ определяется в основном типом фотокатода и материалом окна колбы. Спектральные характеристики ФЭУ такие же, как у ФЭ (см. рис. 5.1, б). Для регистрации излучения с X < 105 нм применяют ФЭУ с открытым входом (нет входного окна). Коэффициент усиления ФЭУ можно также определить как отношение интегральной анодной чувствительности ФЭУ 5а к интегральной чувствительности фотокатода БфК при определенном напряжении между анодом и фотокатодом Уа. к = const и рекомендованной паспортом на ФЭУ схемой включения
М = 5„/5ф„.
При наличии в паспорте на ФЭУ значения темнового анодного тока и темнового тока фотокатода /т, к при V'a. к = const можно также определить коэффициент усиления ФЭУ
М — /т. а//т.к.
В паспортах на ФЭУ указывают ряд рекомендованных напряжений питания Va. к, соответствующих определенным номинальным значениям анодной чувствительности: 5а — 1; 3; 10; 30; 100; 1000; ... А/л м. Иногда приводится одно значение 5а при рекомендованном Уа> к. Для разных экземпляров ФЭУ одного и того же типа разброс Sa при Уа. „ = const может превышать порядок, а для разных ФЭУ — несколько порядков.
Временное разрешение ФЭУ зависит от времени внешнего фотоэффекта (10~12 с), времени вторичной эмиссии (10-12 с), времени пролета электронов от фотокатода до анода (с учетом умножения на динодах), изохронности (одновременности) их прихода на вход и постоянной времени схемной релаксации тр.
Постоянная времени по фронту нарастания импульса для обычных ФЭУ составляет 5—10 не (при тр< 1 не), что позволяет регистрировать модулированные потоки с частотой в сотни мегагерц.
Специальные динамические электронные умножители со скрещенным электрическим и магнитным полями (ДЭУСП) имеют постоянную времени 1—3 не и работают до частот 10 ГГц. ФЭУ присущи все виды шумов приемников на основе внешнего фотоэффекта, однако превалирует дробовый. Кроме того, следует учитывать тепловые шумы нагрузочного резистора RH.
