Elektronmultiplikator

Fra Wikipedia, den frie encyklopedi
Hopp til navigering Hopp til søk
Kontinuerlig elektronmultiplikator

En elektronmultiplikator er et vakuum-rør som multipliserer innkommende ladninger.[1] I en prosess som kalles sekundær-emisjon, vil et enkelt elektron som blir bombardert på et sekundær-emissivt materiale indusere utslipp av 1 til 3 elektroner. Hvis et elektrisk potensial er brukt mellom to metallplater vil elektronet kolidere med den ene platen og bli akselerert mot den andre, ved sammenstøt med den andre platen vil flere elektroner bli slipt ut. Dette kan gjentas en rekke ganger, noe som resulterer i et stort antall elektroner blir dannet fra det ene.


Historie[rediger | rediger kilde]

I 1930 foreslo den russiske fysikeren Leonid Aleksandrovitch Kubetsky en innretning som benyttet seg av fotokatoder kombinert med dynoder eller en sekundær elektronemitter i et kammer. Dette lot han fjerne de sekundære elektronene ved å øke det elektroniske potensialet gjennom innrettingen.[2]

Diskret elektronmultiplikator[rediger | rediger kilde]

En diskret elektronmultiplikator

Elektronskredet kan bli utløst av en ladet partikkel som treffer start elektroden med tilstrekkelig energi til å forårsake et sekundært utslipp. Dermed er elektron multiplikator ofte brukt som en ion-detektor. Det kan også være utløst av et foton som forårsaker vakuum fotoemission av minst ett elektron. Spenning-skillet er vanligvis brukt til å plassere hver dynode på et potensielt på 100-200 V eller mer. Det er to forskjellige moder som kan brukes for denne detektoren kjent som analoge eller telle modus. Noen fordeler med denne detektoren inkluderer rask responstid, høy sensitivitet og høy gevinst.[3]

Kontinuerlig elektronmultiplikator[rediger | rediger kilde]

Kontinuerlig elektronmultiplikator

Kontinuerlig elektronmultiplikator (Channel electron multiplier, CEM eller channeltrons) er en annen type elektronmultiplikator. Denne type elektronmultiplikator er mer kompakt og billigere enn diskret elektronmultiplikatoren. Dens gevinst kommer fra lengde til diameterforholdet, ideelt rundt 40-80[4]. I en CEM vil spenningen droppe kontinuerlig fra ioneåpningen til der elektronet går ut, noe som krever en spesielt høy motstand i halvledermaterialet som kan håndtere spenning på rundt 2,4 kV. Denne effekten oppnås ved å ha et lag med silikondioksid over det ledende materialet av blyoksid over det tungt blydopede glasslaget.[5]

Om CEMen hadde vært rett hadde den vært ustabil ved 104 fordi positive ioner som er dannet inni elektronmultiplikatoren akselererer mot inngangen hvor de danner signalproblemer. Ved å bøye CEMen vil distansen forkortes der ionene akselererer, dermed undertrykke støy fra ion-feedbacken. Bøyde CEM kan oppnå opp til 108.

Microkanalplate[rediger | rediger kilde]

Enkel illustrasjon av en microkanalplate

Ved å redusere størrelsen til en kontinuerlig elektronmultiplikator til noen micrometer, og deretter plassere millioner av de ved siden av hverandre vil en ha laget en microkanalplate (microchannel plate eller multichannelplate forkortet MCP). For å unngå at ionene går inn parallelt med microkanalen vil de være litt på skrå. Gevinsten til en MCP er rundt 103-104, dvs mye mindre enn både CEM og SEM.

I enkelte tilfeller benyttes to MCPer lagvis slik at vinklene går imot hverandre, dette kan gi en gevinst på 106-107.

Referanser[rediger | rediger kilde]

  1. ^ Allen, James S. (1947), «An Improved Electron Multiplier Particle Counter», Review of Scientific Instruments 18 (10): 739–749, Bibcode 1947RScI...18..739A, DOI:10.1063/1.1740838 
  2. ^ Lubsandorzhiev, B.K. On the history of photomultiplier tube invention (PDF). Moskva, Russland: Institute for Nuclear Research of RAS. 
  3. ^ Dass, Chhabil. Fundamentals of Contemporary Mass Spectrometry. Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons, Inc. ISBN 9780470118498. 
  4. ^ A. J. H. Boerboom (1. november 1991). «Array detection of mass spectra, a comparison with conventional detection methods». International Journal of Mass Spectrometry and Ion Processes: 929–935. Besøkt 16. april 2019. 
  5. ^ Kenneth L. Busch (1. juni 2000). «The Electron Multiplier». Spectroscopy: 28–33.