|
In den Kalorimetern der grossen LHC-Detektoren kommen
unzählige Photomultiplier zum Einsatz. Ein Photomultiplier ist
eine spezielle Elektronenröhre, um schwache Lichtsignale (bis
zu einzelnen Photonen) in ein elektrisches Signal umzuwandeln bzw.
dieses zu verstärken.
Ein Photomultiplier besteht aus einer Photokathode und einem
Elektronenvervielfacher. Die Photonen treffen auf die Photokathode
und schiessen so Elektronen aus deren Oberfläche
(photoelektrischer Effekt). Trifft das Photon auf die Photokathode,
wird es von von einem Elektron, das im Atom oder im Leitungsband der
metallischen Kathode gebunden ist, absorbiert und das Elektron
dadurch aus der Bindung gelöst. Die Energie des Photons muss
dazu mindestens so gross wie die Bindungsenergie dieses Elektrons
sein.
Die freigesetzten Elektronen werden dann in einem elektrischen Feld
beschleunigt und treffen auf weitere Elektroden (sogenannte
Dynoden), aus deren Oberfläche jedes auftreffende Elektron
mehrere Elektronen herausschlägt. Damit nimmt die Anzahl der
Elektronen von Dynode zu Dynode lawinenartig zu. Dieser
Verstärkungsfaktor wächst exponentiell mit der Anzahl der
Dynoden. Typische Multiplier besitzen ca. 10 Dynoden. Werden bei
einem solchen Photomultiplier an jeder Dynode 5 Elektronen pro
auftreffendes Elektron herausgeschlagen, so werden an der letzten
Dynode 10 Millionen Elektronen freigesetzt. Genug um ein Signal zu
messen.
Für die Deutung des photoelektrischen Effekts
(Welle-Teilchen-Dualismus) erhielt Albert Einstein 1921 den
Nobelpreis. |
|
