Elektronsokszorozó (EMT) Nagy Sándor honlapjára Nagy Sándor: Nukleáris Címszavak Glosszáriumába, melyhez ez a lap is tartozik A Tékába, mely ehhez hasonló animációkhoz/szimulációkhoz vezet Nagy Sándor webhelyén

A Hans Lohninger E-mail (Learning by Simulations) által készített szimuláció csak letöltve futtatható. A magyarított verziót is zip fájlként tölthetjük le: Letöltés indul!. Kicsomagolás után két kattintás az .exe fájlra, és elindul az animáció. Sajnos, amikor magyarítottam az .itl fájlt, az ő és ű karakterekről leesett az ékezet, ezért ö és ü karakterekkel pótoltam őket. (A helyes ékezeteket – " és " – itt mellékelem felragasztás céljából :-). A programfelületről is mellékelek egy rollover képet Húzzuk a kurzort a képre!. Az elektronsokszorozó igen fontos része a szcintillációs detektorokban és a Cserenkov-számlálókban használt fényelektromos sokszorozóknak (PMT: photomultiplier tube). Amikor egy sugárrészecske bejut egy szcintillátorba, rengeteg gerjesztődést hoz létre benne. Ezek egy része úgy szűnik meg, hogy közben látható vagy UV fotonok keletkeznek. A fotonok bizonyos hányada (~10%) fotoeffektus révén fotoelektront vált ki a PMT fotokatódján. Itt kezdődik az EMT (electron multiplier tube) feladata. (Aki úgy véli, hogy a szimuláción nem kellene negatív előjelet tenni a feszültségértékek elé, hiszen negatív részecskéket – elektronokat – gyorsítunk, az jól gondolja.)

Az EMT-ben lévő elektródok közt (ezek a dinódák) egy bizonyos küszöbfeszültség fölött annyira felgyorsulnak az elektronok, hogy nemcsak ahhoz lesz elég energiájuk, hogy maguk helyett egy “váltótársat” üssenek ki a következő dinódából, de bizonyos valószínűséggel akár többet is Ugrás a lapon belül (1-3). Minél nagyobb a feszültségkülönbség, annál több elektron lép a becsapódó elektron helyébe, ami az elektronszám (és a jelerősödés) lavinaszerű növekedését okozza.

A “becsapódás–sokszorozódás” elvét nemcsak “diszkrét” működésű detektáló eszközökben használják, hanem “folyamatosakban” is. Így működik a CEM (channel electron multiplier), mely egy félvezetőréteggel bélelt üvegcső :

CEM vagy channeltron

Ilyen az MCP (microchannel plate) detektor is, mely lényegében parányi párhuzamos channeltronok sokasága, melyek egy speciális üveglemezen haladnak át.

Az elektronsokszorozás sztochasztikája

Az alábbi ábra egy elektronsokszorozó erősítésének számított eloszlásait mutatja 1, 2, 3, ill. 4 dinódára

A sokszorozás sztochasztikáját az elágazó folyamatok modelljével lehet megközelíteni, melynek alapsztorija a következő. Tekintsünk egy entitást (0-adik generáció), amely egyetlen szaporodási ciklus alatt X1 darab önmagával azonos tulajdonságú utódot hoz létre. Ezek alkotják az 1. generációt, az n-edik generáció által létrehozott utódok pedig az (n+1)-edik generációt. Az egyes generációk egyedei egymástól és elődeiktől függetlenül, ugyanolyan eloszlás szerint hozzák létre utódjaikat. Az egymást követő generációk Xn népességének alakulását vizsgáljuk. Az entitás lehet pl. láncreakcióval sokasodó neutron vagy az elektronsokszorozó dinódáin “szaporodó” fotoelektron mint ebben az esetben.
Az X1 diszkrét valószínűségi változó, mely P(X1 = k) = pk. valószínűséggel vehet fel különböző k = 0, 1, 2... értékeket. A számítást nagy vonalakban az egyik elektronikus jegyzetemben vázoltam fel (lásd ln e, H3 jelű tétel). A fenti ábra egy ilyen számítás eredményeképp kapott eloszlássorozatot mutat be. A feltételezésem az volt, hogy az elektronsokszorozó dinódáin a becsapódó elektron 50%-os eséllyel “kétszereződik”, vagyis az esetek egyik felében csak egy utódja lesz, míg az esetek másik felében kettő. Az egyes dinódák átlagos sokszorozási tényezője ebből adódóan μ = 3/2, σ = 1/2 szórással. Egy lépcső esetén tehát a relatív szórás kb. 33%. A dinódaszám növelésével a relatív szórás aszimptotikusan kb. 58%-ra nő. Ha azonban a dinóda sokszorozó faktorát (μ) növeljük, akkor változatlan σ esetén a relatív szórás javul. Ha pl. nem 1- és 2-szereződést feltételezünk a dinódán, hanem 3- és 4-szereződést (σ marad 1/2, μ ellenben 3/2-rol 7/2-re nő), akkor az aszimptotikus relatív szórás 17% körül alakul.
Hangsúlyozni kell, hogy a sokszorozás fotoelektrononként értendő. Amikor pl. a fotokatód egy fényimpulzus tartama alatt N darab elektront emittál, akkor mindegyik más-más mértékben fog megsokszorozódni a dinódákon.


Vissza Nagy Sándor honlapjára. Releváns |tIt| kínálat: Nukleáris Glosszárium, Asimov Téka

Látogatószám 2013.02.20. óta:

site analysis