宇宙線の観測の実験で、光電子倍増管とプラスチックシンチレータ-について調べているのですが
光電子倍増管とプラスチックシンチレータ-の仕組みについて教えて下さい。
また、なぜ光電子倍増管の出力パルスが負極性なのか、
プラスチックシンチレータ-の発光機構についても調べているのですが、どうにもこうにもわかりません。
どこか参考になるURLもありましたら、教えて下さい。
明日提出のレポートの課題ですっごいすっごい困ってます。

A 回答 (3件)

 まずは光電子増倍管について


 光電子増倍管(photomultiplier tube:PMT)は、シンチレータと放射線(宇宙線・特に光子など)との相互作用によって出てきた光を光電陰極という光を電子に変換するものにより電子に変換し、その電子を高電圧によって増幅して利用可能な程度の電気信号を得るものです。まず、シンチレータからの光が光電陰極に当たると電子が放出され、その電子は電圧のかけられたダイノードという電極に集められる。ダイノードは、入ってきた電子よりも多くの電子を放出するという性質があり、何段かのダイノードを用いることにより電子の数は等比級数的に数が増えてゆく。最終段のダイノードから出た電子は陽極に集められて、最終的に電気信号(パルス)として取り出される。出力パルスが負極性なのは詳しくは知りませんが、電子が集められたから負なのかな?
 光電陰極と陽極の間の電圧は数百から3000[V]程度(もちろんモノによって異なるが・・・)である。光電子増倍管の増幅率はとっても高くて10の6乗程度もある。また、光電陰極やダイノードはCsとSbの金属間化合物(SbCs3)などが用いられる。
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この回答へのお礼

ありがとうございます。
私も負極性なのは電子だからかな?と思いました。
参考にさせていただきます。

お礼日時:2001/01/26 01:51

>光電子倍増管とプラスチックシンチレータ-の仕組みについて教えて下さい。


光電子増倍管のほうは radiation さんの仰る通りだと思います。
また、プラスチックシンチレーターのほうは
まず、宇宙線(荷電粒子)が飛び込んできたときに
クーロン力によりシンチレーター内の電子が励起され、
その励起された電子がより低いエネルギー準位に落ちるときに
発光が起こります。
発光時間が短い(数~数10 nsec ,n:ナノ=10^-9)ので
宇宙線のような速い粒子の検出に使われます。

>なぜ光電子倍増管の出力パルスが負極性なのか、
基本的には高電圧をかけて光電子増倍管の中に作られた電界により電子を
加速して次々と増幅していくので出力パルスは負極性になります。
ただ、プラスで取り出すようなものもあったはずです。
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とりあえず光電子増倍管については浜松ホトニクスのHPに


説明がありました。構造等についても書いてあるようです。

参考URL:http://www.hpk.co.jp/products/etd/pmtj.htm
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この回答へのお礼

ありがとうございますっ!!
さっき私もこのHPのトップまで行ったのですが、HP自体の構造がよくわからなくて
中まで入れませんでした(お恥ずかしい ^^;)。
お早いご回答ありがとうございました。
参考にさせていただきます。

お礼日時:2001/01/26 00:52

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>だとしてもそれ以外に利点はあるのですか?
複雑な実験になると、afuroinu さんの仰るように2つのシグナルの
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たとえば、今 jimihenn さんがおこなっている実験に似たようなもので、
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理解できていないものは使わないという方針で実験が行なわれています。


過去のニュートリノに関する質問や、このような宇宙線実験をされていることから
jimihenn さんは物理学科の3回生以上の方ではないかと思うのですが、
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もし、物理で先に進むつもりでしたら、自分で調べて試行錯誤し、
解答を導き出す訓練をしておくことをお勧めします。
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>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?
ここで jimihenn さんが書いている導線という言葉がちょっと引っかかります。
もしかすると、増幅された電流が Phototube のおしりから外に出ていって、
オシロの中に流れ込んでいくというようなイメージを持っていませんか?

Phototube に電圧だけかけて、出力に同軸ケーブルを繋がない状態を考えてみてください。
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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。
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