광전자 증배관의 기본 원리와 구조는 무엇인가요?
광전자 증배관은 입구 창, 광전 음극, 전자 광학 입력 시스템, 증배 시스템, 양극 및 기타 부품으로 구성됩니다. 작동 원리는 광전 효과, 2차 전자 방출 및 전자 광학 이론을 기반으로 합니다. 작동 과정은 광전자가 광전자를 생성하기 위해 광전극에 입사하여 전자 광학 시스템(초점 시스템)을 통과하고 전자가 양극을 통해 증폭되고 수집되어 양극 전류 또는 전압 출력을 형성한다는 것입니다. . 광전 증배관의 일반적인 구조는 그림 4-3-1에 나와 있습니다.
광전자 증배관은 일반적으로 그림 4-3-2와 같이 정면과 측면의 두 가지 유형으로 나뉩니다. 끝 창 광전자 증배관은 관 껍질의 상단을 통해 입사광을 받으며 해당 음극 구조는 일반적으로 투과형(반투명) 광전 음극입니다. 이러한 유형의 광전자 증배관은 일반적으로 석유 유정 벌목에 사용됩니다. 측면 창 광전자 증배관 튜브는 튜브 껍질의 측면을 통해 입사광을 받으며, 해당 음극 구조는 일반적으로 반사형(불투명) 광전 음극입니다.
석유정 벌목에서 더 흥미로운 것은 지층에서 발생하는 감마선입니다. 가장 기록될 것으로 예상되지 않는 것은 유정의 케이싱, 시멘트 외피 및 액체 물질에서 생성되는 감마선입니다. 이러한 물질에 의해 생성되는 감마선의 영향을 줄이기 위해. 측면 창 광전 증배관이 석유 벌목에 사용될 수 있는지 확인하기 위해 실험을 수행할 수 있습니다(이중 탐지기 핵 벌목 장비-단락 탐지기 측면 창 광전자 증배관).
(1) 입사광 창. 광전 음극 앞에는 투명한 유리 층이 있습니다. 입사광 창은 일반적으로 붕규산 유리, 보라색 유리, 합성 석영 유리, 불화 마그네슘 결정, 사파이어 등으로 만들어집니다. 각 유형의 유리에는 광자 파장에 대한 투과율이 다릅니다. 따라서 측정된 광자 파장을 기준으로 특정 광창 재료의 광전자 증배관을 선택해야 합니다.
40K는 튜브의 노이즈 소스이므로 다크 카운트(배경 카운트)를 줄이기 위해 입사광 창과 튜브 측면 모두 칼륨이 없는 유리를 사용해야 합니다. 여러 광창 유리의 투과율 곡선이 그림 4-3-3에 나와 있습니다.
(2) 광전 음극. 광전 음극은 빛을 받아 광전자를 방출하는 광전 표면입니다. 일반적으로 반투명 광전면(입사광과 광전자의 이동 방향이 같은 방향)과 불투명 광전면(입사광의 방향이 광전자의 이동 방향과 반대)으로 구분됩니다. 광전 음극의 재료는 주로 일함수가 낮은 알칼리 금속 기반의 반도체 화합물이다. 최근에는 감도가 더 높고 스펙트럼 범위가 더 넓은 III-V 화합물이 널리 개발되었습니다. 현재까지 실용적인 광전음극 재료는 10가지나 된다. 고온 이중 알칼리(Sb-K-Na)의 스펙트럼은 요오드화나트륨 섬광체의 발광 스펙트럼과 거의 동일하지만 감도는 약간 낮지만 175°C의 고온을 견딜 수 있으므로 자주 사용됩니다. 고온 석유 탐사 중. 또한 고온 이중 알칼리 암전류는 실온에서 매우 작기 때문에 광자 계수 응용 분야에 이상적입니다. 표 4-3-1에는 여러 광전 음극의 특성이 나열되어 있습니다.
Cs-I 및 Cs-Te 음극은 햇빛에 민감하지 않아 '선블라인드'라고 불립니다. 진공 자외선 영역 전용 광전 음극 재료입니다. 입사광 창이 MgFe 또는 합성 석영으로 만들어진 경우 스펙트럼 응답 범위는 Cs-I의 경우 115~200nm, Cs-Te의 경우 115~320nm입니다.
(3) 전자광 입력 시스템. 전자광입력시스템은 광전극과 제1다이노드 사이의 전극구조와 인가전위로 구성되며, 광전자를 제1다이노드의 유효면적에 최대한 집중시킨다. 고속 광전자 증배관에서는 광전자 전달 시간 분산을 최소화하기 위해 전자 광학 입력 시스템도 필요합니다.
(4) 곱셈 시스템. 2차 전자 방출 증폭 시스템은 여러 개의 다이노드로 구성됩니다. 작동 중에 각 전극에는 전위가 증가하면서 순차적으로 적용되고, 전기장의 작용에 따라 2차 전자가 연속적으로 증폭됩니다. 다이노드는 환형 포커싱형(C, C), 클로즈드 게이트형(B, G), 선형 포커싱형, 루버형(V, B), 미세 메쉬형(F, M), 마이크로채널 플레이트형(M, CP)을 포함합니다. ) 및 메탈채널형(M,C) 등 각 유형의 다이노드는 구조 및 다이노드 단 수에 따라 전류 이득, 시간 응답, 균일성, 2차 전자 수집 효율 특성 등이 다르므로 사용 상황 및 환경에 따라 적절한 선택이 이루어져야 합니다.
기존에는 유정 벌목에 선형집속형, 루버형, 폐쇄격자형 다이노드를 사용하였다. 탄소-산소비 에너지 스펙트럼 로깅에서는 때때로 강한 자기장이 발생하며 이는 γ선 에너지 스펙트럼 측정에 영향을 미칩니다(스펙트럼 모양이 왜곡됨). 테스트에는 미세한 메쉬 유형(F, M) 광전 증배관을 사용하는 것이 좋습니다.
미세한 메쉬 구조는 폐쇄형 정밀 메쉬 다이노드를 채택하여 거의 평행한 전기장에 의해 광전자와 2차 전자가 가속되어 자성에 대한 저항력이 매우 뛰어나고 일관성이 있으며 큰 펄스 전류를 출력할 수 있습니다. 또한 중첩 양극 또는 다중 양극 출력을 사용할 때 위치 감지 기능도 있습니다.
다이노드 재료에 대한 요구 사항: 충분한 2차 방출 배수, 작은 열 전자 방출 및 우수한 작업 안정성. 고온 광전 증배관은 또한 매우 높은 온도에서 우수한 증배 성능을 발휘해야 합니다. 표 4-3-2에는 다양한 다이노드의 특성이 나열되어 있습니다.
(5) 양극은 최종적으로 전자를 수집하고 출력 신호를 제공하는 전극입니다. 더 큰 전류 밀도를 허용하려면 다이노드와 최종 다이노드 사이에 최소 전극간 커패시턴스가 있어야 합니다. 따라서 양극을 격자 모양으로 만드는 경우가 많다.