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「光電子増倍管」の版間の差分

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[[File:Photomultipliertube.svg|right|300px|thumb|'''光電子増倍管の構造''' 左側から入射した単一の光子が光電陰極に衝突して1つの電子に変換される。この電子が最初のダイノードに衝突すると、多数の電子の放出が起こり、複数のダイノードで電子がなだれのように増幅される。]]
[[File:Pmside.jpg|right|100px|thumb|'''光電子増倍管''' 上方から光子が入り込む]]
'''光電子増倍管'''（こうでんしぞうばいかん、{{lang-en-short|photomultiplier tube}}、PMT）は、[[光電効果]]により放出された電子を利用して光[[エネルギー]]を電気エネルギーに変換増幅する[[光電管]]を基本ことにより、電流増幅（＝電子増倍）機能を付加した高い感度を実現する[[光検出器|光センサ]]で、ある。'''フォトマル'''または'''PMT'''と略称されることもある。右の写真のように頭部から光が入射する「ヘッドオン（エンドオン）型」と、側方から光が入射する「サイドオン型」とに大別される。
 
[[光子]]１個まで検出可能（[[フォトンカウンティング]]法（光子計数法）により、単一光子レベルまで検出可能な超高感度、高速動作、低ノイズ、広い受光面積などを特長とし、[[分光分析]]、[[高エネルギー物理学]]、[[天文学]]、[[製版]]用ドラムスキャナ、医療診断（[[ガンマカメラ]]、[[ポジトロン断層法|PET]]等）、[[血液分析]]、[[石油探査]]、[[環境測定]]、[[バイオテクノロジー]]、[[半導体]]製造、材料開発その他の用途に広く使用されている。▼
“光電子'''倍増'''管”は誤植である。
 
なお、光電子を増幅する機能が無いものは[[光電管]]と言う。
 
== 構造 ==
一般的には、高真空のガラス（または金属）容器中に'''光電陰極'''<ref>{{lang-en-short|photocathode}}</ref>、10個前後の'''ダイノード'''<ref>{{lang-en-short|dynode}}</ref>と呼ばれる'''[[二次電子]]増倍電極'''、陽極<ref>{{lang-en-short|anode}}</ref>、およびその他の電極<ref>{{lang-en-short|electrode}}</ref>を封入した構造を有する。陰極（マイナス）と陽極（プラス）間に1000 V前後の電圧を与え、両者間にあるダイノードには電子を加速するため、100 V程度ずつの段階的電圧を与えて使用する。光電面には[[仕事関数]]の小さい[[アルカリ金属]]が用いられる。右の写真のように頭部から光が入射する「ヘッドオン（エンドオン）型」と、側方から光が入射する「サイドオン型」とに大別される。
 
== 原理 ==
{{main|外部光電効果}}
入光窓から入射した[[光子]]のエネルギー（<math>h\nu</math>）は光電陰極から[[光電子]]を叩き出し、その光電子は'''集束電極'''<ref>{{lang-en-short|focusing electrode}}</ref>により効率よく導かれるとともに、加速電圧によりエネルギーを与えられて電子増倍部の第一ダイノードに衝突する。その結果、1個の光電子はが複数個の二次電子を叩き出し、それらは第二ダイノードに入ってさらに増倍される。このように、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[[利得 (電気工学)|ゲイン]]は5の10乗（約1000万）に達する。
 
== 種類 ==
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近年では[[MEMS]]技術を使用して従来よりも大幅に小型化された機種も各社から販売される<ref>[https://www.hamamatsu.com/jp/ja/news/products/20121031000000.html MEMS半導体製造技術を用いた超小型次世代光電子増倍管μPMTのサンプル供給を開始]</ref><ref>[https://www.hamamatsu.com/resources/pdf/news/2012_10_31.pdf 次世代光電子増倍管 µPMTのサンプル供給開始]</ref>。従来の機種よりも小型軽量で消費電力が少なく、衝撃に強いため、可搬式の[[爆発物探知機]]などの用途に使用される<ref>[http://www.flir.com/threatdetection/display/?id=63323 Fido® X3 Explosives Trace Detector]</ref><ref>[http://www.flir.com/threatdetection/display/?id=63350 Fido® NXT Explosives Trace Detector]</ref><ref>[https://www.hamamatsu.com/resources/pdf/etd/MicroPMT_TPMZ1019J.pdf マイクロ PMT]</ref>。
 
▲[[フォトンカウンティング]]法（光子計数法）により、単一光子レベルまで検出可能な超高感度、高速動作、低ノイズ、広い受光面積などを特長とし、[[分光分析]]、[[高エネルギー物理学]]、[[天文学]]、[[製版]]用ドラムスキャナ、医療診断（[[ガンマカメラ]]、[[ポジトロン断層法|PET]]等）、[[血液分析]]、[[石油探査]]、[[環境測定]]、[[バイオテクノロジー]]、[[半導体]]製造、材料開発その他の用途に広く使用されている。
 
== 脚注 ==
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