Прибор, с помощью которого световое излучение превращается в электрический ток, называется фотоэлементом. Фотоэлектронный умножитель — прибор для регистрации слабых световых потоков — представляет собой разновидность фотоэлемента с системой усиления фототока. Он широко применяется при астрономических исследованиях.
Астрофотометрические методы исследования основаны на применении так называемого внешнего фотоэффекта. Сущность этого процесса состоит в том, что в металлах и
полупроводниках под действием света, падающего на их поверхность, происходит высвобождение электронов. Если при этом электроны вылетают из вещества, то такой фотоэффект называется внешним.
Простейший фотоэлемент представляет собой вакуумную трубку, в которой электроны, вылетевшие из катода в результате поглощения электромагнитного излучения, ускоряются электрическим полем и движутся в направлении к положительному электроду— аноду. Число фотоэлектронов, выбитых из вещества катода, пропорционально интенсивности падающего светового потока. При некоторой разности потенциалов между электродами фотоэлемента все освобождаемые из катода электроны будут достигать анода (ток насыщения). В этом случае величина разрядного тока будет пропорциональна интенсивности света, падающего на катод.
Однако при астрономических наблюдениях, когда осуществляется регистрация весьма слабых световых потоков, сила фототока слишком мала. Для его усиления и применяются фотоэлектронные умножители, или фотоумножители.
В фотоумножителе вылетающие из катода электроны, прежде чем достичь анода, попадают на промежуточный электрод — эмиттер и выбивают из него дополнительные электроны. Вещество эмиттера подбирается с таким расчетом, чтобы каждый ударяющий в него первичный фотоэлектрон освобождал несколько вторичных электронов. Такая система позволяет усилить первичный фототок. На практике применяются многокаскадные фотоумножители, в которых вторичные электроны, испускаемые эмиттером, попадают на второй эмиттер, испускаемые вторым — на третий и т. д. В результате достигается многократное усиление первичного фототока в сотни миллионов раз.
Иногда вместо измерения среднего анодного тока применяются так называемые счетчики фотонов — фотоэлектронные умножители со специальными устройствами, которые позволяют регистрировать отдельный фотоэлектрон.
В зависимости от материала фотокатода фотоумножители чувствительны к той или иной области спектра излучения. Так, например, сурьмяно-цезиевые фотокатоды чувствительны к ультрафиолетовым лучам, а кислородно-цезиевые — к значительной части видимых лучей, а также частично к инфракрасным лучам.
Фотоумножители являются основными приемниками света современной астрофотометрии, они обладают в десятки раз более высокой чувствительностью, чем самые лучшие фотографические эмульсии. Фотоумножители незаменимы при измерении яркости звезд, при определении яркости различных участков спектров астрономических объектов во всех длинах волн и ряде других астрофотометрических исследований.
