Γιάννη (nio-4) καλημέρα. Πρέπει να ξεκαθαρίσεις την εικόνα του σήματος που δημιουργείται στην άνοδο του φωτοπολλαπλασιατή, όταν αυτός λειτουργεί ως ανιχνευτής μεμονωμένων φωτονίων.
1. Έστω ότι o κρύσταλλος εξέπεμψε ένα φωτόνιο, το οποίο προσέπεσε στη φωτοκάθοδο. Με πιθανότητα περίπου 50 %, το φωτόνιο αυτό θα προκαλέσει εκπομπή ενός ηλεκτρονίου, το λεγόμενο φωτοηλεκτρόνιο.
2. Το φωτοηλεκτρόνιο, από την φωτοκάθοδο εξέρχεται με σχεδόν μηδενική ενέργεια, της τάξης 1 eV καi αμέσως θα κατευθυνθεί και θα συγκρουστεί με την πρώτη δύνοδο, με ενέργεια 100 eV. Η σύγκρουση αυτή θα προκαλέσει εκπομπή σ ηλεκτρονίων (έστω σ = 4). Τα 4 ηλεκτρόνια της πρώτης δυνόδου θα κατευθυνθούν προς τη δεύτερη, θα συγκρουστούν με αυτή με ενέργειες 100 eV, προκαλώντας εκπομπή σ2 ή 16 ηλεκτρονίων κ.ο.κ. Υποθέτω, ότι αυτά τα γνωρίζεις. Τα αναφέρω όμως για να σταθώ στο εξής κρίσιμο σημείο. Έστω ότι στην άνοδο καταφθάνει ένα πακέτο σn = 106 ηλεκτρονίων. Τί είδους σήμα θα δημιουργηθεί στην άνοδο του φωτοπολλαπλασιαστή;
3. Συναρτήσει χρόνου, το πακέτο των 106 ηλεκτρονίων έχει σχήμα γκαουσιανής, με πλάτος περίπου 30 ns. Στην άνοδο, το πακέτο αυτό θα "δει" την ανοδική αντίσταση, συνήθως 1 ΜΩ, αλλά και την παράλληλη παρασιτική χωρητικότητα της ανόδου, ως προς τη Γη, που είναι της τάξης 16 pF. Τα ηλεκτρόνια του πακέτου, καθώς "δεν είναι χαζά" (δεν θα πάνε προς την αντίσταση), αμέσως θα κατευθυνθούν προς τον πυκνωτή των 16 pF, σε χρόνο 30 ns, φορτίζοντας των έως
ΔUC = Δq/C = 1,6x10-19(C)x106/16x10-12(F) = 0,01 V = 10 mV!
Στη συνέχει, το φορτίο του παρασιτικού πυκνωτή θα εκφορτίζεται μέσω της ανοδικής αντίστασης με σταθερά χρόνου
τ = RC = 106(Ω)x16x10-12(F) = 16 μs.
Επομένως, το σήμα που δημιουργείται στην άνοδο είναι ένας παλμός τάσης, με μέτωπο 30 ns, "ύψους" 0,01 V και εκθετική "ουρά" με σταθερά χρόνου 16 μs. Αυτόν τον ανοδικό ηλεκτρικό παλμό τάσης καλούνται να αναλύσουν τα ηλεκτρονικά κυκλώματα που ακολουθούν.
4. Σημειώνω, ότι το σήμα αυτό με άνεση μπορείς να το βλέπεις στην άνοδο του φωτοπολλαπλασιαστή, με έναν κοινό παλμογράφου των 20 ΜHz, φροντίζοντας το προμπ να μην εισάγει μεγάλη πρόσθετη χωρητικότητα. Καθώς η χωρητικότητα του προμπ είναι περίπου 80 pF, είναι σκόπιμο να τον δουλεύεις σε διαίρεση 1/10, όπου η εισαγόμενη χωρητικότητα είναι μόνο 9 pF, τα οποία, ωστόσο, θα μειώσουν κάπως το "ύψος" του παλμού και θα επιμηκύνουν την "ουρά" του.
5. Καλύτερα, το σήμα της ανόδου να το μελετάς (παρακολουθείς) μέσω ενός ακόλουθου τάσης, στην πηγή του φετ τρανζίστορ. Ο ακόλουθος τάσης, στην άνοδο του φωτοπολλαπλασιαστή εισάγει πρόσθετη χωρητικότητα της τάξης 2-3 pF, η οποία είναι μικρή σε σχέση τα 16 pF και, επομένως, αυτά τα 2-3 pF θα παραμορφώνουν ελάχιστα τον ηλεκτρικό παλμό τάσης που δημιουργείται στην άνοδο του φωτοπολλαπλασιαστή.
Βασίλειος.