Icon up Overzicht

De Photo Multiplier Tube, the real PMT game

Onderwerp: Kern- & Deeltjesprocessen (vwo), Kernfysica, Quantumwereld

Een veel gebruikt instrument bij het onderzoek van kosmische deeltjes is de fotomultiplicatorbuis. De term zegt het al: er wordt iets vermenigvuldigd. De kleinste stroom is slecht 1 electron groot.

Een PMT die in het Antares project wordt gebruikt. Meer info bij de firma Hamamatsu

Het uiterst kleine elektrische stroompje, bestaande uit één elektron, ontstaat in dit geval als er een foton op de gevoelige laag valt. Door een sterk elektrisch krachtveld worden de elektronen telkens weer versneld, zodat ze bij een botsing genoeg energie hebben om weer nieuwe elektronen vrij te kunnen maken.

Een animatie van de werking van een buis

De energie van een foton wordt gegeven door:

E=h.f

Een foton met voldoende energie maakt een elektron vrij op de fotokathode. De spanningsdeler in de buis zorgt ervoor dat de voedingsspanning gedeeld wordt en dat de potentiaal van de opvolgende dynodes steeds hoger wordt. De vorm van de dynodes zorgt er bovendien voor dat er geen elektronen verloren gaan. Een ladingslawine heeft even tijd nodig om te ontstaan en gemeten te kunnen worden. Daarom heeft elke PMT een dode tijd: je moet dus de gemeten aantallen fotonen wel vermenigvuldigen met een correctiefactor.

Karakteristieke waarden voor een PMT zijn: werkspanning 1800 V, vermenigvuldigingsfactor 108, dus één foton maakt wel 108 elektronen vrij. De energiewinst is voor één foton met een golflengte van 555nm en een energie van 3,6x10-19 J dan eenvoudig te berekenen.

The real PMT game.

In de volgende game kun je testen of je deze buis goed in je vingers hebt. Probeer om het vrijkomende elektron te vermenigvuldigen, zodat je in de kortste tijd 8 elektronen naar de anode hebt gebracht.

The real PMT game. Info onder de ? knop.

Wil je alles weten over onderzoek naar neutrino's. Lees dan verder in Diepzeetelescoop kijkt naar neutrino's uit heelal.