fotomoltiplicatóre

sm. [foto-+moltiplicatore]. Componente usato per la rivelazione di radiazione ottica, dotato di elevatissima sensibilità e alta rapidità di risposta. È costituito da un fotocatodo, un sistema di lenti elettroniche, una catena di moltiplicazione a dinodi e un anodo. Il fotocatodo può avere differenti sensibilità spettrali, dall'ultravioletto al vicino infrarosso, ed emette fotoelettroni a seguito del processo di rivelazione della radiazione incidente. Le lenti elettroniche focalizzano i fotoelettroni sul primo dinodo, cioè vi fanno convergere le traiettorie dei fotoelettroni indipendentemente dal punto del fotocatodo in cui sono stati emessi e dalle loro velocità e direzioni di emissione. Nel colpire il primo dinodo, che è alimentato a una tensione positiva rispetto al fotocatodo, ciascun fotoelettrone produce per emissione secondaria un discreto numero di elettroni: i successivi dinodi sono alimentati a tensioni via via crescenti, così da raccogliere gli elettroni secondari emessi dal dinodo precedente, moltiplicarne il numero e fornirli come elettroni primari al dinodo successivo. Se g è il guadagno di emissione secondaria di ciascun dinodo, una cascata di n dinodi produce pertanto in media gⁿ elettroni per ogni fotoelettrone incidente sul primo (si parla di numero medio in quanto l'emissione secondaria è un processo statistico). Con i tipici valori di g nel campo 2÷5, si ottengono in pratica guadagni compresi tra 10⁵ e 10⁸, con un numero di dinodi compreso tra sei e quattordici. L'anodo raccoglie gli elettroni provenienti dall'ultimo dinodo rendendoli disponibili per il circuito esterno. Poiché il tempo di transito degli elettroni entro il fotomoltiplicatore è molto piccolo (tipicamente 40 ns), l'impulso di corrente ricevuto all'anodo in conseguenza della rivelazione di un solo fotoelettrone è molto breve e ha durate tipiche di 5÷10 ns. Per l'alto guadagno e l'elevata rapidità, gli impulsi di corrente anodica sono individualmente distinguibili e associabili alla rivelazione dei singoli fotoni incidenti sul fotocatodo. È così possibile effettuare conteggi di fotoni e statistiche di tempi di arrivo che sono un insostituibile strumento di indagine nella fisica pura e applicata; per tale motivo il fotomoltiplicatore viene associato ai contatori a scintillazione. Pregio essenziale del processo di amplificazione dinodico del fotomoltiplicatore è che esso presenta un rumore moltiplicativo la cui ampiezza decresce al decrescere dell'ampiezza del segnale. Per questo motivo il fotomoltiplicatore è superiore alla combinazione di un fototubo seguito da un amplificatore, in quanto quest'ultimo ha un rumore fisso che maschera gli impulsi dei fotoelettroni. Molto più sensibile per lo stesso motivo dei fotodiodi e dei fototransistori, il fotomoltiplicatore ha rispetto a questi l'ulteriore vantaggio di una più grande area fotosensibile.