CELULA FOTOELECTRICĂ

A. Alcătuirea celulei fotoelectrice cu vid / cu gaz inert:

- tub de sticlă vidat / sau conţinând un gaz inert la presiune redusă

- 2 electrozi: catodul  ( C )  format dintr-un strat subţire de metal (Cs, Na, K) depus pe o

porţiune din peretele tubului şi anodul (A),  format dintr-o reţea de tip inel sau bobiţă

metalică.

B. Mod de funcționare:

Sub acţiunea radiaţiilor

electromagnetice (vizibile) fotocatodul

emite electroni care sunt dirijaţi spre

anod datorită câmpului electric produs

de tensiunea aplicată între C şi A.

Electronii sunt captaţi de către anod, stabilindu-se un curent electric, indicat de către un

galvanometru   „G”.

C. Concluzie: Celula fotoelectrică transformă un semnal luminos într-un semnal

electric.  

Observații!

Celulele fotoelectrice cu vid sunt mai puţin sensibile (curentul fotoelectric se stabileşte

la valori mai  mari ale fluxului radiaţiilor electromagnetice), dar sunt lipsite de inerţie

(intensitatea curentului fotoelectric urmăreşte prompt şi liniar variaţia fluxului luminos

care cade pe catod)

Celulele cu gaz sunt mai sensibile dar prezintă o inerţie determinată de procesele care

se produc in gazul din tub (electronii emisi de catod sunt accelerate pana ce ating

energia la care pot ioniza atomii gazului prin ciocniri cu acestia. Ionii pozitivi si electronii

astfel generati se indreapta catre electrozii corespunzatori, contribuind asfel la

cresterea curentului. Comparativ cu celulele cu vid acestea sunt de pana la 10 ori mai

eficiente in a produce curent electric)

.FOTOMULTIPLICATORUL

Sensibilitati foarte mari se obtin folosind fotomultiplicatorul.

Fotomultiplicatorul este alcatuit dintr-un tub de sticla cu vid care are un catod dintr-un

material ce emite usor fotoelectroni sub influenta radiatiilor (de exemplu stibiu si cesiu).

Prin iradierea catodului se emit electroni care sunt accelerati de campul electric si

ciocnesc primul electrod de langa catod numit dinodă.

Fotomultiplicatorul contine mai multe dinode conectate la o sursa electrica in asa fel

incat fiecare dinoda are potentialul electric mai pozitiv decat dinoda precedent).

Prin bombardarea suprafetei primei dinode cu electroni primari (fotoelectroni) de

energie suficient de mare, se emit electroni numiti electroni secundari.

Raportul dintre numarul electronilor secundari emisi in urma ciocnirii electronilor primari

cu dinoda si numarul de electroni primari se numeste coeficient de emisie

(σ = Ns/Np)

Electronii rezultati sunt accelerati spre dinoda urmatoare care se afla la un potential mai

pozitiv decat precedenta si fiecare electron incident va extrage σ electroni. Procesul

continua pana se ajunge la ultima dinoda si apoi la anod, astfel, ca la iesire se obtine

un curent suficient de mare.

Numarul de electroni ajunsi la anod in unitate de timp este de σn ori mai mare decat

numarul electronilor emisi de catod in acelasi interval de timp (n este numarul de

dinode).

Prin rezistorul Rs din circuitul anodului se stabileşte un curent electric de 106 –107 ori

mai mare decât în cazul unei celule fotoelectrice.

Fotomultiplicatoarele se utilizeaza in fotometrie, spectroscopie, astronomie, in fizica

nucleara la detectia radiatiilor, etc.

     RELEUL FOTOELECTRIC

Este un electromagnet care poate comanda închiderea şi deschiderea unui

circuit electric.  În cazul  releului fotoelectric lumina cade pe fotocatod şi determină

apariţia unui câmp electric care după amplificare străbate electromagnetul al cărui

câmp produce închiderea circuitului comandat. 

     Având comenzi comode, sigure şi rapide, releul  fotoelectric se foloseşte la

numărarea unor obiecte în mişcare, la întreruperea automată  a funcţionării unor

maşini-unelte când operatorul a intrat într-o zonă unde este pericol de accidentare, la

conectarea automată a reţelei de iluminat în momentul întunecări etc.

Cand se iradiaza catodul diodei, in circuitul exterior pe rezitorul de sarcina Rs apare o

cadere de tensiune ce trebuie amplificata. Daca releul functioneaza in curent continuu,

atunci plusul sursei se leaga prin intermediul releului electromagnetic la anodul triodei.

Grupul de potentiometre P1, P2 realizeaza divizarea tensiunii. Potentiometrul P1

conectat in catod serveste la negativarea automata a grilei. Deplasand cursorul intr-un

anumit sens se blocheaza trioda (cand celula fotoelectrica nu este iluminata). In acest

caz releul nu functioneaza si circuitul comandat este deschis. Cu ajutorul

potentiometrului P2 se regleaza tensiunea de lucru a celulei. Prin rezistorul Rs (de

ordinul zecilor de megaohmi) si celula fotoelectrica legata in serie cu Rs se fixeaza

negativarea grilei. Cand celula fotoelectrica este iluminata rezistenta ei interna scade

grila devine mai putin negativa si curentul anodic ce trece prin releu creste determinand

functionarea releului si inchiderea circuitului comandat. La incetarea iluminarii celulei

fotoelectrice tubul se blocheaza si circuitul comandat se deschide. Cand alimentarea se

face cu o tensiune alternativa, circuitul functioneaza numai pentru alternanta ce face

anodul pozitiv in raport cu electrodul negativ (catodul). Circuitul comandat poate sa fie:

o retea de iluminare a strazilor; un circuit pentru controlul dimensiunilor si sortarea

obiectelor dupa dimensiuni; un circuit pentru reglarea automata a temperaturii,

semnalizator de nivel; etc.