Fotomultiplicadores

2.6.1 Foto multiplicadores por fibra óptica (aplicación en optoelectrónica).

Fotomultiplicadores.

Son detectores de luz puntuales, esto es captan la presencia o ausencia de luz en un punto, para poder captar la luz de una superficie debe hacerse un barrido punto a punto a través de una línea y a su vez línea a línea hasta que se complete el área a detectar. Se emplean en los microscopios confocales donde gracias al sistema óptico (que emplea un láser) la luz que recogen proviene de un único punto.

La eficiencia cuántica de los foto multiplicadores es entre el 20 y 30%, siendo generalmente mayor para los azules y menor para los rojos, no obstante existen fotomultiplicadores optimizados para tener una mayor eficiencia cuántica en determinados rangos del espectro (ultravioletas, verdes, rojos, etc.).

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|Eficiencia cuántica de un fotomultiplicador de bialkali |

➢ Las principales características de cualquier fotomultiplicador aparecerán reflejadas en sus hojas de especificaciones. Algunas se refieren al tubo de forma global, pero otras hacen referencia a alguna de las partes del fotomultiplicador. A continuación se describen los principales parámetros que caracterizan las prestaciones de un fotomultiplicador:

Sensibilidad

Es un parámetro que caracteriza la eficiencia de las conversiones de la luz en fotoelectrones. Se define la sensibilidad del fotocátodo como el cociente entre la corriente en el cátodo ([pic]) y el flujo incidente. Cuando se expresa en unidades radiométricas se denomina sensibilidad radiante del cátodo:

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y expresada en unidades fotométricas se denomina sensibilidad luminosa del cátodo:

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Es un parámetro que caracteriza la eficiencia de las conversiones de la luz en fotoelectrones.

Ganancia

La ganancia del fotomultiplicador se define como el cociente entre la corriente en el ánodo ([pic]) y la corriente en el cátodo ([pic]):

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En el caso límite en que la corriente en el fotocátodo esté formada por un único fotoelectrón, la ganancia estará dada por el número total de electrones recogidos por el ánodo, es decir, la carga de la señal de un único fotoelectrón. La ganancia total de un fotomultiplicador depende del número de dínodos ([pic]) y del factor de emisión secundaria ([pic]), que depende de la energía del electrón incidente. A su vez, la energía del electrón depende del potencial entre dínodos ([pic] ) que es una fracción del voltaje total aplicado ( [pic]). Por tanto:

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donde K es una constante que depende del material de los dínodos y de la división del voltaje entre ellos. La variación de la ganancia con el voltaje aplicado vendrá dada por:

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lo que indica que la ganancia está sujeta a fuertes variaciones si se producen pequeñas variaciones en el voltaje del fotomultiplicador, por lo que es muy importante disponer de una fuente de tensión muy estable.

Espectro de un fotoelectrón

Cuando a un fotomultiplicador le llega un flujo luminoso muy débil es posible que los pulsos luminosos originados por fotoelectrones individuales estén bien separados y se puedan estudiar individualmente.

OPTOELECTRONICA

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[Dispositivos optoelectrónicos básicos]

INTRODUCCIÓN

La optoelectrónica es el nexo de unión entre los sistemas ópticos y los sistemas electrónicos. Los componentes optoelectrónicos son aquellos cuyo funcionamiento está relacionado directamente con la luz.

Los sistemas optoelectrónicos están cada vez más de moda. Hoy en día parece imposible mirar cualquier aparato eléctrico y no ver un panel lleno de luces o de dígitos más o menos espectaculares. Por ejemplo, la mayoría de los walkman disponen de un piloto rojo que nos avisa, siempre en el momento más inoportuno, que las pilas se han agotado y que deben cambiarse. Los tubos de rayos catódicos con los que funcionan los osciloscopios analógicos y los televisores, las pantallas de cristal líquido, los modernos sistemas de comunicaciones mediante fibra óptica,... son algunos de los ejemplos de aplicación de las propiedades ópticas de los materiales que nos disponemos a desglosar en este capítulo. Pero antes debemos recordar los conceptos elementales acerca de la luz.

LA RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA

No se pretende aquí realizar un estudio riguroso a cerca de la radiación electromagnética. Simplemente se recordarán algunos conceptos básicos, imprescindibles para comprender el capítulo.

1. La radiación electromagnética está formada por fotones.

2.- Cada fotón lleva asociada una energía que se caracteriza por su longitud de onda según la ecuación

E=hc/ λ

donde

• E = energía del fotón

• c = velocidad de la luz 3•108m/s

• h = constante de Planck

• λ= longitud de onda del fotón.

El numerador de la expresión de la energía es una constante. Por eso, la energía de un fotón es mayor cuanto menor sea la longitud de onda, que se encuentra en el denominador.

1. La luz, tal y como la entiende la persona de a pie, no es mas que una parte de la radiación electromagnética que es capaz de excitar las células de la retina del ojo. La radiación electromagnética abarca un concepto más general.

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El espectro electromagnético

La radiación electromagnética queda dividida según su longitud de onda. A continuación se comentan algunos aspectos relativos a estas divisiones:

• Las ondas de radio son generadas por circuitos electrónicos, como osciladores LC, y son utilizadas en comunicaciones.

• Las microondas abarcan la zona desde 1 mm hasta 30 cm. Resultan adecuadas para los sistemas de radar,

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