Γιατί η υποστήριξη Volt εξαρτάται από τη συχνότητα φωτός αλλά όχι την ένταση;

Η τάση υποστήριξης σε ένα σωλήνα φωτοπολλαπλασιαστή (PMT) εξαρτάται από τη συχνότητα του προσπίπτοντος φωτός αλλά όχι από την έντασή του. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η τάση υποστήριξης καθορίζεται από την ενέργεια των προσπίπτοντων φωτονίων, η οποία είναι ανάλογη με τη συχνότητα τους. Η ένταση του φωτός, από την άλλη πλευρά, καθορίζεται από τον αριθμό των φωτονίων που συμβεί στο PMT ανά μονάδα χρόνου, ο οποίος δεν επηρεάζει την τάση υποστήριξης.

Σε ένα PMT, τα φωτόνια περιστατικά χτυπάνε ένα φωτοκαθόριο, το οποίο εκπέμπει ηλεκτρόνια μέσω του φωτοηλεκτρικού αποτελέσματος. Τα εκπεμπόμενα ηλεκτρόνια επιταχύνονται προς μια σειρά από dynodes, καθένα από τα οποία πολλαπλασιάζει τον αριθμό των ηλεκτρονίων μέσω δευτερογενούς εκπομπής. Το τελικό σήμα εξόδου είναι ανάλογο του αριθμού των ηλεκτρονίων που φθάνουν στην άνοδο, η οποία με τη σειρά του είναι ανάλογος με τον αριθμό των συμβάντων φωτόνων.

Η τάση υποστήριξης εφαρμόζεται μεταξύ του φωτοκαθόδου και του πρώτου dynode. Χρησιμεύει για την επιτάχυνση των εκπομπών ηλεκτρόνων προς τα dynodes και η αξία της επιλέγεται για να εξασφαλίσει ότι τα ηλεκτρόνια έχουν επαρκή ενέργεια για να προκαλέσουν δευτερογενή εκπομπή. Η τάση υποστήριξης είναι συνήθως μερικές εκατοντάδες βολτ και δεν χρειάζεται να ρυθμιστεί για διαφορετικές εντάσεις φωτός.

Η συχνότητα του προσπίπτοντος φωτός, από την άλλη πλευρά, επηρεάζει την τάση υποστήριξης. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η ενέργεια ενός φωτονίου είναι ανάλογη με τη συχνότητα του, έτσι τα φωτόνια υψηλότερης συχνότητας έχουν περισσότερη ενέργεια από τα φωτόνια χαμηλότερης συχνότητας. Προκειμένου να διασφαλιστεί ότι τα εκπεμπόμενα ηλεκτρόνια έχουν επαρκή ενέργεια για να προκαλέσουν δευτερεύουσα εκπομπή, η τάση υποστήριξης πρέπει να αυξηθεί για φως υψηλότερης συχνότητας.

Επομένως, η τάση υποστήριξης σε PMT εξαρτάται από τη συχνότητα του προσπίπτοντος φωτός, αλλά όχι από την έντασή του.