fotomultiplierilaskennan

Fotomultiplierilaskennan tarkoittaa fotomultiplierin (PMT) avulla tapahtuvaa yksittäisten fotonien havaitsemista ja lukemista. PMT on erittäin herkkä valonilmaisimien, joka muuntaa saapuvan fotonin sähköiseksi pulssiksi ja moninkertaistaa sen dynodien ketjussa, jolloin kerrannaisvaikutuksena syntyy selvästi havaittava pulssi. Jokainen havaittu fotoni voidaan luokitella ja laskea, jolloin syntyy tilastollisia tuloksia tai aikapohjaisia mittaustuloksia. Teoreettisesti fotonien lukumäärä noudattaa Poissonin tilastoa, mikä on keskeistä fotonilaskentaan liittyvissä analyysissa.

PMT toimii yleensä kahdessa päätilassa: yksittäisten fotonien laskeminen pulssipohjaisesti ja lineaarinen analoginen tila, jossa suurempi valovirta tuottaa suuremman kokonaispulssin ja nopeamman vasteen. Yksittäisten fotonien laskenta edellyttää sopivaa esivahvistusta, sopivaa jännitteistystä ja pulssien erottelua. Keskeisiä suorituskykyominaisuuksia ovat kvanttivaikutus (quantum efficiency), signaalin vahvistus (gain), vasteaika ja transit time spread, sekä kohinataso ja jälkipulsit. Sähkökäyttöinen kokonaisjärjestelmä sisältää usein korkeajännitelähteen, esivahvistimen, diskriminoinnin (esimerkiksi kokonaishkauksen tai aikakriteerin mukaan), sekä aikamittauksen laitteet kuten aika-tulppiväylä (TDC) tai monikanavainen skanneri.

Käytössä fotomultiplierilaskentaa hyödynnetään muun muassa fluoresenssin aikamäärityksissä (TCSPC), scintillaatio- ja hiukkasfysikassa, positroni- Emissio-PET-kuvantamisessa sekä astro- ja biolääketieteellisissä mittauksissa. Tärkeimpiä haasteita ovat jäähdytys- ja magneettikenttien herkkyys, suuremmat virrat aiheuttavat dead time -ilmiötä, sekä afterpulsing ja valon spektrin vaihtelu. Oikea kalibrointi ja perusteellinen virheiden hallinta ovat olennaisia tarkkojen fotonilukemien saavuttamiseksi.