Multiplicador de elétrons - Electron multiplier
Um multiplicador de elétrons é uma estrutura de tubo de vácuo que multiplica as cargas incidentes. Em um processo chamado emissão secundária , um único elétron pode, quando bombardeado em material emissivo secundário, induzir a emissão de cerca de 1 a 3 elétrons . Se um potencial elétrico for aplicado entre esta placa de metal e ainda outra, os elétrons emitidos irão acelerar para a próxima placa de metal e induzir a emissão secundária de ainda mais elétrons. Isso pode ser repetido várias vezes, resultando em uma grande chuva de elétrons, todos coletados por um ânodo de metal, todos disparados por apenas um.
História
Em 1930, o físico russo Leonid Aleksandrovitch Kubetsky propôs um dispositivo que usava fotocátodos combinados com dinodos , ou emissores de elétrons secundários, em um único tubo para remover elétrons secundários aumentando o potencial elétrico através do dispositivo. O multiplicador de elétrons pode usar qualquer número de dínodos no total, que usa um coeficiente, σ, e criou um ganho de σ n onde n é o número de emissores.
Dínodo discreto
A emissão de elétrons secundários começa quando um elétron atinge um dínodo dentro de uma câmara de vácuo e ejeta elétrons que se propagam em cascata para mais dínodos e repete o processo novamente. Os dínodos são configurados de forma que cada vez que um elétron atinja o próximo, terá um aumento de cerca de 100 elétron-volts maior do que o último dínodo. Algumas vantagens de usar isso incluem um tempo de resposta em picossegundos, uma alta sensibilidade e um ganho de elétron de cerca de 10 8 elétrons.
Dínodo contínuo
Um sistema dínodo contínuo usa um funil de vidro em forma de chifre revestido com uma fina película de materiais semicondutores. Os eletrodos têm resistência crescente para permitir a emissão secundária. Os dinodos contínuos usam uma alta tensão negativa na extremidade mais larga e vão para um ponto positivo próximo à terra na extremidade estreita. O primeiro dispositivo desse tipo foi chamado de multiplicador de elétrons de canal (CEM). Os CEMs exigiram de 2 a 4 quilovolts para obter um ganho de 10 6 elétrons.
Placa de microcanal
Outra geometria do multiplicador de elétrons de dínodo contínuo é chamada de placa de microcanais (MCP). Pode ser considerada uma matriz paralela bidimensional de multiplicadores de elétrons dinodos contínuos muito pequenos, construídos juntos e alimentados em paralelo. Cada microcanal é geralmente de parede paralela, não cônico ou semelhante a um funil. Os MCPs são construídos em vidro de chumbo e têm uma resistência de 10 9 Ω entre cada eletrodo. Cada canal tem um diâmetro de 10-100 μm. O ganho de elétrons para uma placa de microcanais pode ser em torno de 10 4 -10 7 elétrons.
Formulários
Instrumentos
Na espectrometria de massa, os multiplicadores de elétrons são freqüentemente usados como um detector de íons que foram separados por algum tipo de analisador de massa. Eles podem ser do tipo dínodo contínuo e podem ter um formato de funil curvo semelhante a um chifre ou podem ter dínodos discretos como em um fotomultiplicador . Multiplicadores de elétrons dinodos contínuos também são usados em missões da NASA e são acoplados a um espectrômetro de massa de cromatografia gasosa ( GC-MS ) que permite aos cientistas determinar a quantidade e os tipos de gases presentes em Titã, a maior lua de Saturno.
Visão noturna
Placas de microcanais também são usadas em óculos de visão noturna. Conforme os elétrons atingem milhões de canais, eles liberam milhares de elétrons secundários. Esses elétrons atingem uma tela de fósforo, onde são amplificados e convertidos de volta à luz. A imagem resultante padroniza o original e permite uma melhor visão no escuro, usando apenas uma pequena bateria para fornecer uma tensão para o MCP.
Veja também
- Copa faraday
- Detector daly
- Fototubo
- Tubo foto-multiplicador
- Contador de cintilação
- Celular lucas
- Zoltán Lajos Bay (desenvolvedor)