Photomultiplicateur
Appareil qui permet de détecter des photons en utilisant l'effet photoélectrique.
Fabricant : Dario
Description
Le photomultiplicateur sert à rendre détectable un signal lumineux très faible en utilisant l’effet photoélectrique (principe des panneaux solaires). Il est composé d’un cône de réception avec une plaque métallique (photocathode), de demi-cylindres métalliques (les dynodes) et d’une anode à l’autre extrémité. Le tout est sous vide.
Fonctionnement
La lumière entre par le cône de réception et va arracher des particules à la photocathode ; ce sont des électrons. Les dynodes vont par un procédé dit d’avalanche amplifier le signal reçu en multipliant le nombre d’électrons. C’est l’effet d’émission secondaire : lorsqu’un électron percute l’une des dynodes, une dizaine en repart. L’ensemble des particules émises est guidé dans son parcours grâce à un champ électrique.
A l’extrémité du photomultiplicateur, les milliers d’électrons sont transformés par l’anode en un signal électrique détectable et mesurable. Ainsi, des signaux lumineux très faibles peuvent être étudiés.
Histoire
L’effet d’émission secondaire est connu depuis le début des années 1900 et il est utilisé pour l’amplification depuis 1919, d’après un brevet de Joseph Slepian (1891 – 1969). Dès 1934, l’émission secondaire est couplée à l’effet photoélectrique dans les photomultiplicateurs des télévisions à tubes cathodiques. Les photomultiplicateurs utilisaient un champ magnétique pour orienter les électrons sur les dynodes, mais depuis 1937, le modèle de photomultiplicateur à champ électrique de Jan Rajchman (1911 – 1989) est devenu la norme dans le commerce, en raison de son meilleur rendement par rapport aux autres procédés.
En images
Domaine
Les photomultiplicateurs sont fréquemment utilisés pour déterminer l’intensité d’un flux de photons dans des expériences de spectroscopie. Ils sont alors en règle générale couplés à un monochromateur et permettent d’obtenir un spectre dont l’analyse permettra d’étudier les propriétés optiques des échantillons.
A Paris-Saclay
A l’Institut de Chimie Physique (anciennement Laboratoire de Chimie Physique), à l’Institut de Physique Nucléaire d’Orsay ou encore à l’Institut des Sciences Moléculaires d’Orsay, les photomultiplicateurs sont utilisés pour étudier les propriétés optiques d’un matériau.
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