Étude des fluctuations d'amplitude des photomultiplicateurs

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Submitted on 1 Jan 1963

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Étude des fluctuations d’amplitude des photomultiplicateurs

Marcel Brault, Claude Gazier

To cite this version:

Marcel Brault, Claude Gazier. Étude des fluctuations d’amplitude des photomultiplicateurs. Journal

de Physique, 1963, 24 (5), pp.345-346. �10.1051/jphys:01963002405034500�. �jpa-00205480�

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ÉTUDE DES FLUCTUATIONS D’AMPLITUDE DES PHOTOMULTIPLICATEURS Par MM. Marcel BRAULT et Claude GAZIER,

Laboratoires d’électronique ^{et de} physique appliquée,

Paris.

Un photomultiplicateur d’électrons fonctionnant dans des conditions déterminées ^se caractérise du

point ^{de vue} statistique par ^son spectre ^{d’électron} unique [i].

La forme de la distribution obtenue varie considé- rablement suivant les conditions de fonctionnement du

photomultiplicateur ; parmi ^{les causes} ayant ^une influence sur ce spectre ^on peot ^{citer :} la valeur des coefficients d’émission secondaire et la répartition ^de

ceux-ci entre les différents étages ^de multiplication,

la focalisation des électrons à l’entrée du multiplica-

teur et entre les dynodes successives.

Nous avons relevé quelques spectres pour ^le photo- multiplicateur

^{56 AVP}

qui ^est d’un usage ^courant

en détection ^de rayonnements nucléaires ; pour obte- nir des distributions comparables ^entre elles, ^le gain

moyen du multiplicateur ^{a été} dans chacun des cas

pris ^{comme unité et celles-ci ont} été normées.

Les études de bruit ^se limitent en général ^{à la}

connaissance des fluctuations ^au second ordre et la

quantité qui caractérise un multiplicateur ^{à cette} approximation ^{est la} variance relative de son gain ;

nous avons calculé cette quantité Vr pour ^{tous les}

spectres ^relevés.

Résultats expérimentaux.

^{Ce tube} possède ^une optique d’entrée du type « triode » avec une électrode de focalisatiop ^{dont le} potentiel ^{doit être} réglé ^de

manière à faire converger les rayons issus ^{de la} photo-

cathode sur une aire aussi petite que possible ^{de la} première dynode [2].

Cette dernière condition réalisée nous avons rElevé

expérimentalement ^le spectre d’électron unique ^{de ce}

tube en mettant des tensions de Vo ^{volts entre} dynodes successives ; ^ce spectre ^est représenté par la courbe ¹ de la figure ^{1 dans le cas} d’un éclairement quasi-

1

FIG. 1.

ponctuel ^au voisinage ^{du centre de la} photocathode

avec de la lumière À

6 400 A.

L’expérience montre que le gain ^{de ce tube} passe par ^un maximum lorsque les différences de potentiel

entre troisième et deuxième dynode, ^d’une part, ^et quatrième ^{et troisième} dynode, ^d’autre part, ^deviennent respectivement égales ^à 1,1 Vo et 0,9 Vo, les différences de potentiel ^{entre les autres} électrodes restant inchan-

gées.

Dans ces conditions, nous avons voulu mettre en

évidence la manière dont se modifie le spectre ^d’élec-

tron unique ^du multiplicateur : ^{celui-ci est} représenté

par la courbe 2 de la figure ^1. L’importante ^diminution

de la variance relative que l’on calcule dans ^{ce cas}

provient ^{du fait} que le changement ^du potentiel ^{de la}

troisième dynode modifie la carte du champ ^dans l’espace première-deuxième dynode ^{comme le met en}

évidence une étude à la cuve rhéographique ; ^la cap- tation des électrons entre ces deux électrodes est alors

plus efficace : l’effet est équivalent ^{à un} accroissement

important ^du gain ^du premier étage.

L’aire d’impact des électrons primaires ^{sur la} pre- mière dynode possède ^{aussi une} grande ^{influence sur}

la forme du spectre : ^le gain ^du premier étage ^{varie en}

effet suivant le point d’incidence des électrons sur cette

première ^électrode multiplicatrice ; les dimensions de cette zone d’impact dépendent de la surface éclairée de la photocathode (aberration d’ouverture), ^{de la} longueur d’onde de la lumière qui éclaire celle-ci

(vitesses initiales des photoélectrons qui ^{créent des}

aberrations chromatiques) ^{et du} potentiel de J’élec- trode focalisatrice ; ^les spectres obtenus dans ces diffé- rentes conditions sont représentés ^{sur les} figures ^{2 et 3.}

1

FIG. 2.

Les résultats expérimentaux ^des figures 1, 2, ^{3 mon-}

trent clairement _que dans les photomultiplicateurs

réels une part importante des fluctuations peut ^être apportée par des défauts de collection ^et des variations locales de gain.

On a déjà ^montré expérimentalement [1] l’avantage qu’il y ^a dans les applications ^où l’on désire de faibles fluctuations d’amplitude à prendre ^un gain ^de premier

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphys:01963002405034500

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étage aussi élevé que possible. Dans le même ordre d’idée les spectres ^{de la} figure 4 montrent l’intérêt de

prendre ^des gains d’étages qui décroissent en progres-

FIG. 3.

sion géométrique ^à partir ^{de la} photocathode : ^on

diminue ainsi la variance de la distribution obtenue ^et la contribution du multiplicateur ^aux fluctuations

d’amplitude ^{se trouve réduite.}

FIG. 4.

Au lieu de Vo

¹¹⁰ volts, ^{lire :} Vo ^{=100 volts.}

A titre de comparaison ^{avec les} spectres que ^nous

avons obtenus expérimentalement, ^la figure ⁵ repré-

sente les spectres calculés par Lombard ^et Martin [3]

dans le ^cas d’un multiplicateur entièrement itératif et en admettant que la statistique ^du gain par étage ^suit

la loi de Poisson.

Les auteurs tiennent à remercier la direction des

Laboratoires d’électronique ^{et de} physique appliquée qui ^{a autorisé la} publication ^de cet ^article.

Lettre _reçue le 8 février 1963.

BIBLIOGRAPHIE

[1] ^BRAULT (M.) ^{et GAZIER} (C.), ^{C. R. Acad. Sc., Séance du}

28 janvier ^1963.

[2] ^PIETRI (G.), ^Acta electronica, 1961, 5, n° 1, ^7-30.

[3] ^LOMBARD (F. J.) ^{and MARTIN} (F.), Rev. Sci. Instrum., 1961, ^vol. 32, ^n° 2, 200-201.

ÉTUDE DE LA RÉPARTITION SPATIALE DE L’ÉMISSION DU SPECTRE CONTINU

DANS L’ULTRAVIOLET LOINTAIN PAR UNE ÉTINCELLE SOUS VIDE

D’UN TYPE PARTICULIER Par MM. Bernard LOTTE, ^{Michel BON}

et Jacques ROMAND,

Laboratoire des Hautes-Pressions. C. N. R. S., ^Bellevue.

On sait [1] qu’une émission intense d’un spectre

continu dans la région spectrale ^de l’ultraviolet loin- tain peut ^{être obtenue en utilisant} simplement ^une

étincelle sous vide, ^{mais en} constituant le circuit élec-

trique ^{de façon} telle que le ^courant maximum et la variation de ce courant en fonction du temps prennent

une valeur importante, ^{et en} choisissant, par ailleurs,

un métal de numéro atomique élevé pour constituer l’anode émettrice. Une réalisation pratique ^d’une

telle _source, comprenant ^un circuit coaxial court

reliant le condensateur à l’électrode, ^{a fait} l’objet ^d’une

description antérieure [2], ^dans laquelle ^on la ^donné