Die Empfindlichkeit einer Fotokathode wird üblicherweise in Bezug auf die Quanteneffizienz angegeben . Im Allgemeinen kann der Begriff Quanteneffizienz (QE) für das Verhältnis von einfallendem Photon zu konvertiertem Elektron ( IPCE ) eines lichtempfindlichen Bauelements gelten. Die Quanteneffizienz der Photokathode ist definiert als die Wahrscheinlichkeit für die Umwandlung einfallender Photonen in ein elektrisches Signal und ist definiert als:
Die Quanteneffizienz jeder lichtempfindlichen Vorrichtung ist eine starke Funktion der Wellenlänge des einfallenden Lichts, und es wird versucht, die spektrale Antwort der Fotokathode an das Emissionsspektrum des verwendeten Szintillators anzupassen. In der Photovervielfacherröhre ist der Quantenwirkungsgrad auf 20 bis 30% begrenzt , aber ein durchschnittlicher Quantenwirkungsgrad über das Emissionsspektrum eines typischen Szintillators beträgt etwa 15 bis 20% .
Der Standard für die Angabe ist die Anzahl der Photoelektronen pro keV Energieverlust durch schnelle Elektronen in einem NaI (Tl) -Szintillator . Für den Spitzenquantenwirkungsgrad werden pro keV Energieverlust etwa 8 ~ 10 Photoelektronen erzeugt. Daher beträgt der durchschnittliche Energieverlust, der zum Erzeugen eines einzelnen Photoelektron erforderlich ist, ~ 100 eV, was viel größer ist als die Werte in gasgefüllten Detektoren oder Halbleiterdetektoren.
Das PMT ist seit jeher die erste Wahl für die Photonendetektion, da es eine hohe Quantenausbeute und eine hohe Verstärkung aufweist. In letzter Zeit haben jedoch Halbleiter begonnen, mit dem PMT zu konkurrieren, beispielsweise der Fotodiode, die eine höhere Quanteneffizienz im sichtbaren Bereich und darüber, einen geringeren Energieverbrauch und eine geringere Größe aufweist. Die Quanteneffizienz der Fotodiode ist hoch (60-80%) im Vergleich zur PMT (20-30%), was eine höhere Energieauflösung ergibt.
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