Подключение ФЭУ.

Основной частью схем включения ФЭУ является делитель напряжения питания. Это обычно резистивно-ёмкостная схема. Заводы-изготовители обычно снабжают ФЭУЦ стандартными схемами. Однако для отдельных экземпляров путём подбора удаётся существенно улучшить параметры, а для узкоспециализированных применений оптимизированный вариант по делителю может сильно отличаться от стандартного варианта.

Напряжение между ФК и первым динодом рекомендуется устанавливать повышенным, что, как отмечалось выше, обеспечивает минимальный разброс временных параметров импульсов. Это также обеспечивает максимальную величину d. И вообще для первых динодов с ОЭС энергия фотоэлектронов должны быть не меньше 600 эВ, чтобы d Þ 30. Это также снижает дисперсию времени пролёта фотоэлектронов и увеличивает временное разрешение.

Повышение напряжения на нескольких выходных каскадах увеличивает предел линейности, но сопровождается некоторым снижением усиления.

Ток через делитель должен быть, по крайней мере, на порядок больше, чем анодный. В импульсном режиме измерений происходит отбор тока с последних динодов. Для сохранения линейности характеристики последние звенья делителя шунтируют конденсаторами. Их ёмкость можно рассчитать так.

Заряд, переносимый электронным пакетом, эммитированным i-м динодом будет:

Если принять, что каскадное напряжение U_i не должно изменяться при прохождении сигнала более, чем на 1%, т.е. то Q_C, или

Конденсаторы, установленные на нескольких последних звеньях делителя можно включать последовательно или параллельно. При работе с короткими импульсами следует принимать во внимание индективности соединительных проводов и самих резисторов.

Микроканальные пластины.

Современное средство усиления яркости изображений - с помощью микроканальных пластин (МКП), позволяет усиливать яркость до 10⁵(!!). Это очень своеобразное устройство. Имеет аналогию с волоконнооптическими преобразователями - ВОП, только вместо волокна используются микротрубки. Сначала рассмотрим распространение электронов в таких трубках. На оба торца нанесены низкоомные металлические слои. Разность потенциалов, приложенная к ним создаёт осевое поле. Влетая в канал, электрон ударом о стенку выбивает вторичные электроны в попутном направлении. Двигаясь одновременно в радиальном направлении под действием начальной скорости они набирая постепенно энергию опять ударяются о стенку, размножаясь таким образом. Количество электронов растёт до тех пор, пока канал не закончится.

При шестигранной укладке каналов в МКП их число N_k может быть подсчитано по формуле:

h_k - расстояние между центрами каналов; D_МКП - их диаметр. Плотность цилиндрической упаковки каналов N(м^-2) подсчитывается как

В предыдущем примере N=0,8.10⁶ cм^-2. Коэффициент заполнения

Соответственно

где d_k в мкм.

МКП обеспечивает высокое электронное усиление, зависящее от d поверхности каналов, напряжения на МКП и от отношения l_k/d_k=g_k - калибр каналов (l_k - длина канала). Для значений энергии вторичных электронов U<U_max (при которой достигается d_max) при угле падения a=const Þ d = АU, А - коэффициент пропорциональности. Исследования показали, что при a = 0; U = 100эВ Þ d около {1,5 - 2 }. Показано также, что электроны падают на стенки под скользящим углом (aÞ90⁰). В этих условиях зависимости d восстановленного свинцовосиликатного стекла от U и от угла a хорошо аппроксимируются выражением

Параметры электронов, участвующих в процессе умножения в каналах МКП описываются рядом статистических распределений. Так, число вторичных электронов в единичных актах взаимодействия со стенкой определяется распределением Пуассона, согласно которому вероятность R эмиссии n вторичных электронов под действием одного первичного составляет

При этом дисперсия d будет s = d^1/2.

Распределение электронов по энергии вылета U₀ совпадает с распределением Рэлея. При Ū₀ - средней энергии вторичных электронов

а максимум распределения U_0max= Ū₀/3. Для стекла МКП при энергии первичных электронов <1000эВ Ū₀=2эВ. В этом случае угловое распределение вторичных электронов можно считать близким к распределению Ламберта независимо от угла a

вероятность вылета вторичного электрона под углом q в элементе телесного угла dx, q - угол между вектором начальной скорости вторичных электронов и нормалью к поверхности.

Среднее значение , а среднеквадратичное отклонение - 22%. При энергии первичных электронов 10⁴эВ появляется резкая асимметрия углового распределения, что следует учитывать при анализе работы МКП при её облучении быстрыми электронами.

Время пролёта от точки вылета до удара о стенку определяется проекцией вектора начальной скорости на плоскость сечения канала в месте вылета. Тогда

т.е. определяется средней начальной энергией. При

За время t электрон находится под действием сил ускоряющего поля E=U_МКП/l_k. Поэтому средний пробег для среднего вторичного электрона до удара об стенку

Не учтена несущественная здесь составляющая начальной скорости электрона по оси канала Z.

К моменту соударения энергия среднего электрона составит:

Коэффициент усиления канала G при такой упрощенной (шаговой) модели может быть определён как

При росте U_МКП растёт G, т.к. повышается что увеличивает d. Но одновременно увеличивается и уменьшается число актов умножения Поэтому G(U) должна иметь экстремум. Но, более того, при повышении G наступает момент насыщения, о чём ниже, и G_max не достигается.

С ростом калибра при U_МКП= const вначале G повышается из-за увеличения m_l, а затем снижается из-за падения Е.

МКП выгодно применять именно при ультрабыстрых процессах.

---

Дата добавления: 2015-12-08