• ベストアンサー

光電子増倍管の動作について

 光電子増倍管で光を検出し、それの信号をオシロスコープで測定しています。  オシロスコープの波形は、マイナス電圧です。  測定信号がマイナス電圧になるのはなぜでしょうか?  光電子増倍管の原理を踏まえて教えていただければ幸いです。

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • MOMON12345
  • ベストアンサー率32% (1125/3490)
回答No.1

光電子増倍管は光電子をダイノードと言うところにぶつけます。 ぶつかった電子はダイノードで更に沢山の電子を発生させ、それを繰り返すことで1つの光電子から沢山の電子流を作り出す仕組みです。 と言ってもわかりにくいでしょうから以下の資料をご覧ください。 http://jp.hamamatsu.com/resources/products/etd/pdf/PMT_4-15.pdf ダイノードには抵抗分圧された電圧が印加され、電子はそこに向かって加速しながら衝突します。 電子が飛んでこない時は高電圧が加わっていますが(電子が来ないので)電流が流れません。 しかし電子がどんどん飛んでくると電子の向きとは逆方向に電流が流れるのでダイノードの電位は降下します。 つまりオシロで見ると負の方向に動くというわけです。

関連するQ&A

  • 光電子増倍管の動作原理について

    質問です。 光電子増倍管は光を受光して電圧に変換しますが、光は波なので、電圧 も交流電圧になるんでしょうか?それとも直流電圧なんでしょうか。

  • 光電子増倍管について教えて下さい。

    http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%85%89%E9%9B%BB%E5%AD%90%E5%A2%97%E5%80%8D%E7%AE%A1 ・光電子増倍管は光を最終的に電流として取り出すものですが、とするとフォトダイオードと同じくI/Vアンプで電圧として取り出す必要があるのでしょうか? ・これは「二次電子は隣り合うダイノード間の電位差により加速されながら電子増倍部を通過する間に次々と増倍され、最終的には数十万倍から一千万倍以上になって陽極に到達し、信号電流として外部に取り出される。例えば、二次電子放出比が5のダイノードが10個ある場合、総合的なゲインは5の10乗(約1000万)に達する。」 というふうに書かれていますが、このゲインがゆらぐことはないのでしょうか? http://www.biwa.ne.jp/~tak-n/phys/pmt_struct.gif こういう図を見るといつもなんか入ってくる光の数と検出される電子の数は完全に線形に比例しないのではないかと思うのですが、どうなのでしょうか? よろしくお願い致します。

  • 光電子増倍管について

    光電子増倍管について質問があります。 この機器において増幅段数をある程度以上まで増やしても、実際上は役に立たないと聞きましたがそれはなぜですか? 光電子増倍管について、インターネットを使って調べてみましたが、そのような文献が見当たらなかったため質問させていただきました。 このことについて載っている文献やサイトをお知りでしたらぜひ教えてください。

  • 浜松ホトニクス以外で光電子増倍管はどこですか?

    浜松ホトニクス以外で光電子増倍管はどこですか?教えてください。

  • シンチレータと光電子増倍管について

    シンチレータから出た光が光電子増倍管に入る割合は、発光場所からみた光電面の立体角に比例しますよね?つまり、発光された光の量に比例するということでしょうか。私はそういうふうに解釈しています。 ところで、実験をしたのですが、比例になりませんでした(泣)立体角の大きさと検出された信号の大きさをグラフにしたんですが、0を通らないし、しっかり比例関係とはいえませんでした。 なぜなんでしょうか?ミュー粒子だけ測定しているわけではないからかなあ。考えられる理由は機器の熱振動や、およびでない光子などのせいだけなのでしょうか?

  • 光電子増倍管(フォトマル)について

    分割抵抗(ブリーダー)のところでよくわからなかったので質問させてください。 私が持っている本に、「光電子が約10^6倍にも増幅されてアノード電流になるので、分割抵抗での電圧降下のために、終段付近のダイノード電圧が低下し、利得が減少する」と書いてあるのですが、終段付近のダイノード電圧が低下する理由がわかりません。最初の電流が大きいため、最初の方の抵抗でR*Iより電圧がどんどん下がってしまい、最後の方には残っていないという解釈であっているでしょうか? また、そのあとに、「これを防ぐために、平均アノード電流の100倍程度の電流を分割抵抗に流しておく必要がある。」と書いてあるのですが、平均アノード電流とはどうやって見積もればよろしいのでしょうか?また100倍程度の電流を流しておく必要がなぜあるのですか?全然わかりません。 また、入射光がパルスのときは、コンデンサーを入れる必要があるらしいのですが、理由がわかりません。 ほかにもわからないことがたくさんあるのですが・・・・とりあえず、上の3つのことが特にわかりませんでした。 ついでに、 光電子増倍管について、詳しく説明している本を紹介してくれるとうれしいです。手元にある資料は、「浜松ホトニクスの構造・動作特性の資料」と「応用エレクトニクス 桜井、霜田」です。 よろしくおねがいします。

  • 電気パルスについて(宇宙線実験)

    宇宙線をプラスティックシンチレーターで光に変え、フォトマルで光電子を増倍させてからディスクリミネーターでデジタルパルスに変換して粒子数をカウントする という非常に基礎的な実験についてなんですがいろいろわからないことがあります。 1.パルスはオシロスコープで見ると、縦軸が電圧、横軸が時間として波形が観測されますが何故電圧が測れるのでしょうか?フォトマルによって電子が増倍された直後、導線を通る電子が増えて電流が増えるのはわかりますが、それをオシロの内部でオームの法則を計算して電圧を割り出しているのですか? 2.デジタルパルスにする理由についてですが、ある一定以上の電圧を持ったアナログパルスをデジタルパルスに変換することによりディスクリミネーター内でそれをカウントできるということですか?だとしてもそれ以外に利点はあるのですか? 少々長くなってしまいましたがお願いします。

  • 交流電圧の振幅の変化の平均化

     光電子増倍管に入射した断続光の交流信号を簡易型のオシロスコープで測定しています。   レーザーが揺らぐため、交流信号の振幅が上下します。  ファイルター回路を自作するなどして解決できないか考えています。    以下2つ質問します。  振幅の変化をキャンセルすることはできるでしょうか?  振幅の変化を時間で平均して表示することはできるでしょうか?

  • カミオカンデは光電管から何を集め測定したか

    カミオカンデで重水中の浜松フォトニクス製光電増倍管11000本を使って水中の光の明滅からニュートリノを測ったとか聞いたのですが、電気信号の処理はどのようにやったのか、知りたいのです。  チェレンコフ光から、その明るさ、時刻が光電管1組で測れるでしょう。11000組あれば、位置、光の分布方向が観察可能だろうと思うのですが、実際には何をどのくらいの精度で測ったのでしょう。  ニュートリノの測定に足りる装置だったか疑問です。50cm径の光電増倍管の信号立ち上がりは10マイクロセコンド、信号線の平均配線長1キロメートル、ナノセコンドの同時性校正の有効期間半日とみこんでいるのですが、実際どのくらいでしょう。それらを実験は評価されているでしょうか。校正周期は何か月に何度でしょうか。各光電管に対して電圧と反応速度は校正されているでしょうか。光電子増倍管は液体窒素の冷却装置がないと熱からのホワイト雑音だらけですが対策はどうしたのでしょうか。  たとえば信号の同時着信を測るにあたっては、0.01ナノセコンド(10ピコセコンド)より短い時間分解能が必要かと思います。それを上記の電気性能ではとても満たせないのでカミオカンデの発表値は誤測定と思います。  現状で一番早い自然現象は静電気の放電です。1nsの時間で10kVの10%から90%まで立ち上がるが、人工発生源の信号では1メートルの信号線の長さで5Vの90%まで立ちあがるのに7ns、最高でも2Vの10%から90%までを10ピコセコンドで、普通なら35ピコセコンドで達成するのがやっとというのが、観察の最高実力のはずです。  光がどちらに向いて走ったかを知るには、受光部の特殊な指向性や、11000組の同時性が確認できないと性能を満たさないでしょう。それらの性能が欠けた装置では測定を達成できないのです。その時刻に宇宙でニュートリノ爆発があったからといって、その時刻付近のホワイトノイズにすぎないデータの恐れが強くあります。  というわけでどこにもその確認が見つけられず、大きな疑いを持っています。カミオカンデには莫大な費用をかけ、優秀な人材を投入したようですが、もしやアンデルセンのおとぎ話に聞いた透明な洋服を着た裸の王様の民衆心理が世界中を支配してはいませんか。

  • オシロスコープ 電流波形測定

    タイトルの通りで、オシロスコープで電流波形の測定をしたいです。 オシロスコープは、電圧波形を測定するものと簡単には習いましたが、電流波形は測定できないのでしょうか? よろしくお願いします。