fotomultiplicatorbuis

Een fotomultiplicatorbuis (PMT) is een vacuümgeïsoleerde fotodetector die zwakke lichtsignalen omzet in elektrische pulsen en deze pulsen versterkt met behulp van een keten van dynodes. Het binnenste principe berust op het foto-elektrische effect: een foton dat op de fotokatode valt, zet deze energie om in elektron(en). Deze elektronen worden aangetrokken naar de eerste dynode, waar bij botsing secundaire elektronen ontstaan. Met elke dynodevolg vervolgensvolgt extra versterking, doordat elk elektronengeheel meerdere elektronen oplevert bij de volgende dynamiet, waardoor de uitgangsstroom exponentieel groeit. De uiteindelijke stroom wordt opgevangen door de anode.

PMT's vereisen een hoogspanningsvoeding, meestal enkele honderden tot duizend volt, verdeeld over de dynodeketen. De gain ligt doorgaans tussen 10^6 en 10^7, wat betekent dat een enkele aangeroepen foton tot miljoenen-elektronpulsen kan leiden. PMT's bieden snelle respons en tijdsresoluties in het bereik van enkele honderden picoseconden tot nanoseconden, waardoor ze geschikt zijn voor snelle scintillatiedetectoren en timingtoepassingen.

De spectrale respons hangt af van het fotokatodemateriale; veel gebruikte typen zijn basaal alkali-kathoden en multi-alkali kathoden, met quantum efficiency van circa 20-30% in het zichtbare spectrum en hogere waarden bij bepaalde golflengten. PMT's zijn gevoelig voor magnetische velden en vereisen een vacuüm en een stevige behuizing; de photocathode kan na verloop van tijd vervagen, wat de gevoeligheid verlaagt.

Toepassingen zijn onder meer kern- en deeltjesfysica, medische beeldvorming ( PET ), astrofysica en Cherenkov-telescopen, alsook scintillatiedetectors in nucleaire analyse. Varianten omvatten traditionele dynode-PMT's, MCP-PMT's en hybride detectortechnologieën.