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Photomultiplier

Ein Photomultiplier wandelt schwache Lichtsignale (bis hin zu einzelnen Photonen) in elektrische Impulse um, diese können dann mit einem elektronischen Zähler ausgewertet werden.

 

Aufbau und Funktionsweise

Die Photonen treffen zunächst auf eine Photokathode, durch den äußeren photoelektrischen Effekt werden schwach gebundene Valenzelektronen aus der Kathode gelöst, dazu muss das Material der Kathode so gewählt werden, dass fast jedes ankommende Photon ein Elektron herausschlägt.

Die nun freien Elektronen werden durch die starke anliegende elektrische Hochspannung zur ersten Dynode (zu deutsch: Prallelektrode) hin beschleunigt. Damit die Elektronen freie Bahn (eine große freie Weglänge) haben, befindet sich der gesamte Aufbau in einer Vakuumröhre.

Das auf die Dynode auftreffende Elektron schlägt nun mehrere Elektronen, so genannte Sekundärelektronen, heraus.
Diese werden zur nächsten Dynode hin beschleunigt.
Dieser Prozess wird durch mehrere hintereinandergeschaltene Dynoden wiederholt, so dass die Zahl der Elektronen lawinenartig anwächst.

Diese große Anzahl von Elektronen wird am Ende von der Anode absorbiert, es kommt zu einem elektrischen Impuls, welcher von einem elektronischen Zähler detektiert wird.

In den beiden folgenden Animationen wird der Aufbau bzw. die Funktionsweise dargestellt, in der Realität werden jedoch mehr Dynoden verwendet, so dass das Eingangssignal etwa um den Faktor 1.000.000 verstärkt wird.  

Animation: Aufbau eines Photomultipliers




Animation: Funktionsweise eines Photomultipliers

 

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