{"id":13034,"date":"2019-12-18T21:54:31","date_gmt":"2019-12-18T21:54:31","guid":{"rendered":"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/was-ist-photomultiplier-tube-pmt-definition\/"},"modified":"2021-07-13T10:54:29","modified_gmt":"2021-07-13T10:54:29","slug":"was-ist-photomultiplier-tube-pmt-definition","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/de\/was-ist-photomultiplier-tube-pmt-definition\/","title":{"rendered":"Was ist Photomultiplier Tube &#8211; PMT &#8211; Definition?"},"content":{"rendered":"<div class=\"su-quote su-quote-style-default\">\n<div class=\"su-quote-inner su-u-clearfix su-u-trim\">Ein Photomultiplier (PMTs), oder ein Photoelektronenvervielfacher ist eine Photonendetektionsvorrichtung, die den photoelektrischen Effekt in Kombination mit Sekund\u00e4remission nutzt, um Licht in ein elektrisches Signal umzuwandeln.<\/div>\n<\/div>\n<div class=\"su-divider su-divider-style-dotted\"><\/div>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights lgc-first lgc-last\">\n<div class=\"inside-grid-column\">\n<figure id=\"attachment_26292\" class=\"wp-caption alignright\" aria-describedby=\"caption-attachment-26292\"><a href=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/Scintillation_Counter-Photomultiplier-Tube.jpg\"><img loading=\"lazy\" class=\"wp-image-26292 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/Scintillation_Counter-Photomultiplier-Tube-1024x637.jpg\" alt=\"Scintillation_Counter - Fotovervielfacherr\u00f6hre\" width=\"416\" height=\"259\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/Scintillation_Counter-Photomultiplier-Tube-1024x637.jpg\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-26292\" class=\"wp-caption-text\">Vorrichtung mit einem Szintillationskristall, einem Photovervielfacher und Datenerfassungskomponenten.\u00a0Quelle: wikipedia.org Lizenz CC BY-SA 3.0<\/figcaption><\/figure>\n<p><strong>Photomultiplier Tubes<\/strong>\u00a0(PMTs) sind Photonendetektionsger\u00e4te, die den photoelektrischen Effekt in Kombination mit Sekund\u00e4remission nutzen, um Licht in ein elektrisches Signal umzuwandeln.\u00a0Ein Photovervielfacher absorbiert das vom Szintillator emittierte Licht und gibt es \u00fcber den\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/interaction-radiation-matter\/interaction-gamma-radiation-matter\/photoelectric-effect\/\">photoelektrischen Effekt<\/a>\u00a0in Form von Elektronen wieder ab\u00a0.\u00a0Das PMT ist seit jeher die erste Wahl f\u00fcr die Photonendetektion, da es eine hohe Quantenausbeute und eine hohe Verst\u00e4rkung aufweist.<\/p>\n<p>Die Photovervielfacherr\u00f6hre ist ein Schl\u00fcsselelement eines Szintillationsdetektors.\u00a0Im Allgemeinen besteht ein\u00a0<strong>Szintillationsdetektor<\/strong>\u00a0aus:<\/p>\n<ul>\n<li><a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/radiation-detection\/scintillation-counter-scintillation-detector\/scintillation-materials-types-of-scintillators\/\"><strong>Szintillator<\/strong><\/a>\u00a0.\u00a0Ein Szintillator erzeugt Photonen als Reaktion auf einfallende Strahlung.<\/li>\n<li><strong>Fotodetektor<\/strong>\u00a0.\u00a0Ein empfindlicher Fotodetektor (normalerweise eine Fotovervielfacherr\u00f6hre (PMT), eine Kamera mit ladungsgekoppelten Bauelementen (CCD) oder eine Fotodiode), der das Licht in ein elektrisches Signal umwandelt, und eine Elektronik, um dieses Signal zu verarbeiten.<\/li>\n<\/ul>\n<h2>Komponenten der Fotovervielfacherr\u00f6hre<\/h2>\n<p>Das Ger\u00e4t besteht aus mehreren Komponenten, die in der Abbildung dargestellt sind.<\/p>\n<ul>\n<li><strong>Fotokathode<\/strong>\u00a0.\u00a0Gleich nach einem d\u00fcnnen Eintrittsfenster befindet sich eine Fotokathode, die aus einem Material besteht, in dem die Valenzelektronen schwach gebunden sind und einen hohen Querschnitt aufweisen, um Photonen \u00fcber den fotoelektrischen Effekt in Elektronen umzuwandeln.\u00a0Beispielsweise kann Cs\u00a0<sub>3<\/sub>\u00a0Sb (C\u00e4sium-Antimon) verwendet werden.\u00a0Infolgedessen trifft das im Szintillator erzeugte Licht auf die Photokathode einer Photovervielfacherr\u00f6hre und setzt h\u00f6chstens ein Photoelektron pro Photon frei.<\/li>\n<li><strong>Dynoden<\/strong>\u00a0.\u00a0Mit einem Spannungspotential wird diese Gruppe von Prim\u00e4relektronen elektrostatisch beschleunigt und fokussiert, so dass sie mit genug Energie auf die erste Dynode auftreffen, um zus\u00e4tzliche Elektronen freizusetzen.\u00a0Es gibt eine Reihe (&#8222;Stufen&#8220;) von Dynoden aus Material mit relativ geringer Austrittsarbeit.\u00a0Diese Elektroden werden mit immer gr\u00f6\u00dferem Potential betrieben (zB ~ 100-200 V zwischen Dynoden).\u00a0An der Dynode werden die Elektronen mit der Sekund\u00e4remission multipliziert.\u00a0Die n\u00e4chste Dynode hat eine h\u00f6here Spannung, wodurch die Elektronen, die von der ersten abgegeben werden, auf sie zu beschleunigen beginnen.\u00a0Bei jeder Dynode werden\u00a0<strong>3-4 Elektronen<\/strong>\u00a0f\u00fcr jedes einfallende Elektron freigesetzt, und bei\u00a0<strong>6 bis 14 Dynoden liegt<\/strong>\u00a0die Gesamtverst\u00e4rkung oder der Elektronenverst\u00e4rkungsfaktor im Bereich von ~\u00a0<strong>10\u00a0<sup>4<\/sup>\u00a0-10<sup>7,<\/sup><\/strong>\u00a0wenn sie die Anode erreichen.\u00a0Typische Betriebsspannungen liegen im Bereich von 500 bis 3000 V. In der Enddynode stehen gen\u00fcgend Elektronen zur Verf\u00fcgung, um einen Impuls von ausreichender Gr\u00f6\u00dfe f\u00fcr die weitere Verst\u00e4rkung zu erzeugen.\u00a0Dieser Impuls gibt Auskunft \u00fcber die Energie der urspr\u00fcnglich einfallenden Strahlung.\u00a0Die Anzahl solcher Impulse pro Zeiteinheit gibt auch Auskunft \u00fcber die Intensit\u00e4t der Strahlung.<\/li>\n<\/ul>\n<h2>Photovervielfacherr\u00f6hre &#8211; Funktionsprinzip<\/h2>\n<p>Der Betrieb von\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/radiation-detection\/scintillation-counter-scintillation-detector\/scintillation-counter-principle-of-operation\/\"><strong>Szintillationsz\u00e4hlern<\/strong><\/a>\u00a0und\u00a0<strong>Photovervielfacherr\u00f6hren<\/strong>\u00a0ist in folgenden Punkten zusammengefasst:<\/p>\n<ul>\n<li>\n<figure id=\"attachment_26289\" class=\"wp-caption alignright\" aria-describedby=\"caption-attachment-26289\"><a href=\"http:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/Scintillation_Detector.gif\"><img loading=\"lazy\" class=\"size-full wp-image-26289 lazy-loaded\" src=\"http:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/Scintillation_Detector.gif\" alt=\"Szintillationsz\u00e4hler - Funktionsprinzip\" width=\"470\" height=\"450\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"http:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/Scintillation_Detector.gif\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-26289\" class=\"wp-caption-text\">Szintillationsz\u00e4hler &#8211; Funktionsprinzip.\u00a0Quelle: wikipedia.org Lizenz: Public Domain<\/figcaption><\/figure>\n<p><a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/atomic-nuclear-physics\/radiation\/ionizing-radiation\/\">Ionisierende Strahlung<\/a>\u00a0tritt in den\u00a0<strong>Szintillator ein<\/strong>\u00a0und interagiert mit dem Szintillatormaterial.\u00a0Dies f\u00fchrt dazu, dass\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/atomic-nuclear-physics\/fundamental-particles\/what-is-electron-properties-of-electron\/\">Elektronen<\/a>\u00a0in einen\u00a0<strong>angeregten Zustand gebracht werden<\/strong>\u00a0.<\/p>\n<ul>\n<li>F\u00fcr geladene Teilchen ist die Spur der Weg des Teilchens selbst.<\/li>\n<li>Bei\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/atomic-nuclear-physics\/fundamental-particles\/photon\/gamma-ray\/\">Gammastrahlen<\/a>\u00a0(ungeladen) wird ihre Energie entweder \u00fcber den\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/interaction-radiation-matter\/interaction-gamma-radiation-matter\/photoelectric-effect\/\">photoelektrischen Effekt<\/a>\u00a0, die\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/interaction-radiation-matter\/interaction-gamma-radiation-matter\/compton-scattering\/\">Compton-Streuung<\/a>\u00a0oder die\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power\/reactor-physics\/interaction-radiation-matter\/interaction-gamma-radiation-matter\/pair-production\/\">Paarbildung<\/a>\u00a0in ein energetisches Elektron umgewandelt\u00a0.<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<li>Die angeregten Atome des Szintillatormaterials\u00a0<strong>regen an<\/strong>\u00a0und\u00a0<strong>emittieren<\/strong>\u00a0schnell\u00a0<strong>ein Photon<\/strong>\u00a0im sichtbaren (oder nahezu sichtbaren) Lichtbereich.\u00a0Die Menge ist proportional zur vom ionisierenden Teilchen abgelagerten Energie.\u00a0Das Material soll fluoreszieren.<\/li>\n<li>Es werden drei Klassen von Leuchtstoffen verwendet:\n<ul>\n<li>anorganische Kristalle,<\/li>\n<li>organische Kristalle,<\/li>\n<li>Kunststoffleuchtstoffe.<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<li>Das im Szintillator erzeugte Licht trifft auf die\u00a0<strong>Fotokathode<\/strong>\u00a0einer\u00a0<strong>Photovervielfacherr\u00f6hre<\/strong>\u00a0und setzt h\u00f6chstens ein Photoelektron pro Photon frei.<\/li>\n<li>Unter Verwendung eines Spannungspotentials wird diese Gruppe von\u00a0<strong>Prim\u00e4relektronen<\/strong>\u00a0elektrostatisch beschleunigt und fokussiert, so dass sie\u00a0mit gen\u00fcgend Energie auf\u00a0die erste\u00a0<strong>Dynode<\/strong>\u00a0treffen\u00a0, um zus\u00e4tzliche Elektronen\u00a0<strong>freizusetzen<\/strong>\u00a0.<\/li>\n<li>Diese\u00a0<strong>Sekund\u00e4relektronen<\/strong>\u00a0werden angezogen und treffen auf eine zweite Dynode, wobei mehr Elektronen freigesetzt werden.\u00a0Dieser Vorgang findet in der Photovervielfacherr\u00f6hre statt.<\/li>\n<li>Jeder nachfolgende Dynodenaufprall setzt weitere Elektronen frei, so dass in jeder Dynodenstufe ein Stromverst\u00e4rkungseffekt auftritt.\u00a0Jede Stufe hat ein h\u00f6heres Potential als die vorherige, um das Beschleunigungsfeld bereitzustellen.<\/li>\n<li>Das Prim\u00e4rsignal wird multipliziert und diese Verst\u00e4rkung wird \u00fcber 10 bis 12 Stufen fortgesetzt.<\/li>\n<li>An der\u00a0<strong>endg\u00fcltigen Dynode<\/strong>\u00a0stehen ausreichend Elektronen zur Verf\u00fcgung, um einen\u00a0<strong>Impuls<\/strong>\u00a0von ausreichender Gr\u00f6\u00dfe f\u00fcr die weitere Verst\u00e4rkung\u00a0zu erzeugen\u00a0.\u00a0Dieser Impuls enth\u00e4lt Informationen \u00fcber die Energie der urspr\u00fcnglich einfallenden Strahlung.\u00a0Die Anzahl solcher Impulse pro Zeiteinheit gibt auch Auskunft \u00fcber die Intensit\u00e4t der Strahlung.<\/li>\n<\/ul>\n<h3>Quanteneffizienz<\/h3>\n<p>Die Empfindlichkeit einer Fotokathode wird \u00fcblicherweise als\u00a0<strong>Quanteneffizienz angegeben<\/strong>\u00a0.\u00a0Im Allgemeinen kann der Begriff Quanteneffizienz (QE) f\u00fcr das\u00a0<strong>Verh\u00e4ltnis<\/strong>\u00a0von\u00a0<strong>einfallendem Photon zu umgewandeltem Elektron<\/strong>\u00a0(\u00a0<strong>IPCE<\/strong>\u00a0)\u00a0einer lichtempfindlichen Vorrichtung gelten.\u00a0Die Quanteneffizienz der Fotokathode ist definiert als die Wahrscheinlichkeit f\u00fcr die Umwandlung einfallender Photonen in ein elektrisches Signal und definiert als:<\/p>\n<p><a href=\"http:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/Quantum-Efficiency-Photomultiplier-Tube.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"aligncenter size-full wp-image-26316 lazy-loaded\" src=\"http:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/Quantum-Efficiency-Photomultiplier-Tube.png\" alt=\"Quanteneffizienz - Photovervielfacherr\u00f6hre\" width=\"424\" height=\"67\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"http:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/Quantum-Efficiency-Photomultiplier-Tube.png\" \/><\/a><\/p>\n<p>Die Quanteneffizienz einer lichtempfindlichen Vorrichtung ist eine starke Funktion der Wellenl\u00e4nge des einfallenden Lichts, und es wird versucht, die spektrale Antwort der Fotokathode an das Emissionsspektrum des verwendeten Szintillators anzupassen.\u00a0In der\u00a0<strong>Photovervielfacherr\u00f6hre ist<\/strong>\u00a0die Quanteneffizienz auf\u00a0<strong>20<\/strong>\u00a0bis\u00a0<strong>30% begrenzt<\/strong>\u00a0, aber eine durchschnittliche Quanteneffizienz \u00fcber das Emissionsspektrum eines typischen Szintillators betr\u00e4gt etwa\u00a0<strong>15 bis 20%<\/strong>\u00a0.<\/p>\n<p>Der Standard f\u00fcr die Angabe ist die Anzahl der Photoelektronen pro keV Energieverlust durch schnelle Elektronen in einem\u00a0<strong>NaI (Tl) -Szintillator<\/strong>\u00a0.\u00a0F\u00fcr die maximale Quanteneffizienz werden pro keV-Energieverlust etwa 8 bis 10 Photoelektronen erzeugt.\u00a0Daher betr\u00e4gt der durchschnittliche Energieverlust, der zur Erzeugung eines einzelnen Photoelektron erforderlich ist, ~ 100 eV, was viel gr\u00f6\u00dfer ist als die Werte in gasgef\u00fcllten Detektoren oder Halbleiterdetektoren.<\/p>\n<p>Das PMT ist seitdem die Hauptwahl f\u00fcr die Photonendetektion, da es eine hohe Quanteneffizienz und eine hohe Verst\u00e4rkung aufweist.\u00a0In letzter Zeit haben jedoch Halbleiter begonnen, mit der PMT zu konkurrieren, beispielsweise der Fotodiode, die im sichtbaren Bereich und dar\u00fcber eine h\u00f6here Quanteneffizienz, einen geringeren Stromverbrauch und eine geringere Gr\u00f6\u00dfe aufweist.\u00a0Der Quantenwirkungsgrad f\u00fcr die Fotodiode ist hoch (60-80%) im Vergleich zum PMT (20-30%), was eine h\u00f6here Energieaufl\u00f6sung ergibt.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<\/div>\n<p>&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;.<\/p>\n<p>Dieser Artikel basiert auf der maschinellen \u00dcbersetzung des englischen Originalartikels. Weitere Informationen finden Sie im Artikel auf Englisch. Sie k\u00f6nnen uns helfen. Wenn Sie die \u00dcbersetzung korrigieren m\u00f6chten, senden Sie diese bitte an: translations@nuclear-power.com oder f\u00fcllen Sie das Online-\u00dcbersetzungsformular aus. Wir bedanken uns f\u00fcr Ihre Hilfe und werden die \u00dcbersetzung so schnell wie m\u00f6glich aktualisieren. Danke.<\/p>\n<\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Ein Photomultiplier (PMTs), oder ein Photoelektronenvervielfacher ist eine Photonendetektionsvorrichtung, die den photoelektrischen Effekt in Kombination mit Sekund\u00e4remission nutzt, um Licht in ein elektrisches Signal umzuwandeln. Vorrichtung mit einem Szintillationskristall, einem Photovervielfacher und Datenerfassungskomponenten.\u00a0Quelle: wikipedia.org Lizenz CC BY-SA 3.0 Photomultiplier Tubes\u00a0(PMTs) sind Photonendetektionsger\u00e4te, die den photoelektrischen Effekt in Kombination mit Sekund\u00e4remission nutzen, um Licht in ein &#8230; <a title=\"Was ist Photomultiplier Tube &#8211; PMT &#8211; Definition?\" class=\"read-more\" href=\"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/de\/was-ist-photomultiplier-tube-pmt-definition\/\" aria-label=\"Mehr dazu unter Was ist Photomultiplier Tube &#8211; PMT &#8211; Definition?\">Weiterlesen<\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":[],"categories":[48],"tags":[],"yoast_head":"<!-- This site is optimized with the Yoast SEO plugin v15.4 - https:\/\/yoast.com\/wordpress\/plugins\/seo\/ -->\n<title>Was ist Photomultiplier Tube - Photoelektronenvervielfacher<\/title>\n<meta name=\"description\" content=\"Photomultiplier Tube (PMTs) ist eine Photonendetektionsvorrichtung, die den photoelektrischen Effekt in Kombination mit Sekund\u00e4remission nutzt, um Licht in ein elektrisches Signal umzuwandeln. 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