Světlo se nám zdá spojité. Dopadá na sítnici oka. Zahřeje vaši pokožku. Ale na kvantové úrovni je světlo jen proud částic nazývaných fotony. Nejčastěji jsou příliš slabé na to, abychom je viděli. Příliš tmavé. Příliš daleko. Na pomoc přichází fotonásobič (PMT). Není to jen senzor. Jedná se o elektronovou zesilovací elektronku, která využívá emise sekundárních elektronů k měření světla o nízké intenzitě s alarmující přesností.
Možná toto jméno neznáte. Výsledky její práce jste již možná viděli. FOOT je tichý dříč za trubkovými televizními kamerami, který pomáhá převádět optické obrazy na elektrické signály. Jsou nepostradatelné v astronomii, kde astronomové měří intenzitu slabých hvězd, které by jinak zmizely v temnotě vesmíru. Jsou rozhodující v jaderném výzkumu pro detekci a měření drobných záblesků světla způsobených radioaktivním rozpadem.
Princip násobení
Toto zařízení je založeno na určité sekvenci. Vše začíná fotocitlivou katodou. Toto je vstupní bod. Když světlo dopadne na tuto katodu, emituje elektrony. To je projev fotoelektrického jevu. Ale to je jen začátek.
Elektrony tam nekončí. Pohybují se směrem k sérii přídavných elektrod. Říká se jim dynamody. Každý dynakód má stále vyšší pozitivní potenciál. Toto elektrické pole táhne elektrony dopředu. Přitahuje je z předchozí etapy.
Tady se děje kouzlo. První dynakód je navržen tak, aby jeden příchozí elektron uvolnil několik nových elektronů. Toto není převod 1:1. To je zisk. Každý nový elektron zasáhne druhý dynakód. Tento dynakód vyzařuje ještě více elektronů. Tento proces se opakuje.
Proč je číslo 1 000 000 důležité?
Tato řetězová reakce vytváří kaskádu. Počet elektronů roste exponenciálně v každém kroku. V době, kdy elektrony dosáhnou posledního dynakódu, je signál mnohonásobně zesílen. Celkový zisk může dosáhnout 1 000 000. K dosažení tohoto zisku se obvykle používá devět dynakódů.
Tato úroveň citlivosti vysvětluje, proč se FUT používají v kritických aplikacích. V astronomii může jediný foton ze vzdálené galaxie produkovat měřitelný proud. V jaderné fyzice… lze přesně spočítat drobné záblesky světla. Bez tohoto násobení by se tyto signály ztratily v šumovém patře.
“Používá se v trubicích televizních kamer, v astronomii k měření intenzity slabých hvězd a v jaderném výzkumu k detekci a měření drobných záblesků světla.”
Design je jednoduchý, ale elegantní. K obnovení signálu není potřeba žádné složité digitální zpracování. Pouze fyzika. Elektrony se odrážejí, množí a urychlují. Výsledkem je zařízení, které dokáže vidět neviditelné. Proměňuje neviditelné v data.
Tato technologie je však již minulostí. Polovodičové senzory to dohánějí. Jsou levnější. Jsou menší. FUT však zůstávají nepřekonatelné v rychlosti a citlivosti. Když potřebujete spočítat jednotlivé fotony v reálném čase, elektronky stále drží korunu. Zatím.
