Photomultiplicateur

Le photomultiplicateur est un système donnant la possibilité la détection de photons. Il se présente sous la forme d'un tube électronique.



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Le photomultiplicateur (PM) est un système donnant la possibilité la détection de photons. Il se présente sous la forme d'un tube électronique.

Sous l'effet de la lumière, des électrons sont arrachés d'un métal par effet photoélectrique à une photocathode, le faible courant électrique ainsi généré est augmenté par une série de dynodes utilisant le phénomène d'émission secondaire pour obtenir un gain important.

Ce détecteur sert à compter les photons individuellement. Il est sensible de l'ultraviolet à l'infrarouge proche, le temps de réponse est de l'ordre de la nanoseconde (10-9 seconde)


Structure et principe de fonctionnement

Schéma d'un photomultiplicateur.

Les photomultiplicateurs sont constitués d'un tube à vide en verre contenant une photocathode, plusieurs dynodes, et une anode. Les photons incidents sont interceptés par la photocathode, constituée par une fine couche de métal ou de semi-conducteur déposée sur la fenêtre d'entrée du système. Des électrons résultant de l'interaction entre les photons et la photocathode sont alors émis par effet photoélectrique, puis dirigés vers le multiplicateur d'électrons par le champ électrique produit par l'électrode de focalisation.

Le "multiplicateur d'électrons" est constitué d'un ensemble d'électrodes, nommées dynodes. Chaque dynode est maintenue à une valeur de potentiel plus importante que la précédente. Les électrons quittent la photocathode avec une énergie correspondant à celle du photon incident (moins le travail de sortie de la photocathode). Ils sont accélérés par le champ électrique et arrivent sur la première dynode avec une énergie bien plus importante. Quand ils frappent celle-ci, d'autres électrons de moindre énergie, mais plus nombreux, sont émis. Ceux-ci sont à leur tour accélérés en direction de la seconde dynode, et le processus continue. La structure de la chaîne de dynodes est telle que le nombre d'électrons émis augmente toujours à chaque étage. Finalement, au niveau de l'anode (techniquement, l'anode est la dernière dynode, mais en pratique on nomme fréquemment «dernière dynode» la dynode précédente), l'arrivée du photon sur la cathode de traduit par une impulsion de charge suffisament importante pour être détectée et peut-être comptée par un système électronique composé d'un amplificateur et d'un discriminateur.

Photos

Photomultiplicateurs

Un premier modèle.
Vue de dessus.
Un second modèle.

Les dynodes

Les dynodes, déflecteurs en arc de cercle.


Liens

Industriels proposant des photomultiplicateurs

Voir aussi

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La version présentée ici à été extraite depuis cette source le 07/04/2010.
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