مهبط ضوئي
قبل الخوض في التفاصيل، المهبط الضوئي يقوم بتحويل الضوء إلى كهرباء، فعند سقوط فوتون واحد على المهبط الضوئي، يتحرر إلكترون من المهبط، بناء على ما اكتشفه أينشتاين في الظاهرة الكهروضوئية. يكوّن المهبط الضوئي جزءا من صمام تضخيم ضوئي وفي أجهزة إلكترونية أخرى للتصوير في هيئة طبقة رقيقة لاصقة على نافذة الصمام الزجاجية من الداخل (انظر أسفله). من المواد التي تصلح للمهبط الضوئي مادة أكسيد المغنسيوم ومادة أكسيد البيريليوم. ونتناول فيما يلي مزيدًا من التفاصيل.
الوظيفة
ومن جهة أخرى، المهبط الضوئي هو مهبط كهربائي يستعمل في الأجهزة الضوئية مثل الصمام الضوئي وصمام التضخيم الضوئي وأجهزة التصوير مثل مشدد الصورة وأنبوبة كاميرا الفيديو. شحنة المهبط سالبة، لانجذاب الإلكترونات إليه، لكن اصطلح العلماء على جعل إشارته موجبة. لإن الشحنات المتنافرة هي التي تتجاذب بينما المتشابهة تتنافر. يتم صنع «المهبط الكهربائي» من مادة النحاس، أما المهبط الضوئي فيتم تغطيته بمادة حساسة للضوء بدرجة أكبر من النحاس - من تلك المواد أكسيد المغنسيوم وأكسيد الرصاص و يوديد السيزيوم ، وغيرها. فعندما يسقط ضوءا على المهبط الضوئي فهو يعمل على إصدار إلكترونا منه. ويمكن تضخيم الإلكترون وزيادة أعداده بواسطة صمام تضخيم ضوئي حتى تصل إلى ملايين الإلكترونات، تشكل نبضة كهربائية عند مخرج الصمام، ثم يتم عد النبضات بأجهزة إلكترونية أخرى.
من جانب آخر، تستغل تلك الظاهرة في صمامات التضخيم الضوئي وهي تعمل في أجهزة التصوير المقطعي المحوسب التي تستعمل في التشخيص الطبي. كذلك تستعمل في الرصد الفلكي لأشعة غاما والأشعة السينية.
الظاهرة الكهروضوئية
من جهة ثانية، حينما يسقط فوتون واحد على مهبط ضوئي مصنوع مثلًا من مادة زرنيخيد الغاليوم ، فإذا امتلك هذا الفوتون (ضوء) طاقة أكبر من قوة ارتباط الإلكترون في جزيء زرنيخيد الجاليوم، فإنه سيحرر إلكترونا واحدا من إلكترونات المهبط.
مواد المهبط الضوئي
- من مواد المهبط الضوئي:
- الذهب
- زرنيخيد الغاليوم
- نتريد الغاليوم
- يوديد السيزيوم
- تيلوريد السيزيوم
- زرنيخيد إنديوم غاليوم
- أكسيد المغنسيوم
- اقرأ كذلك
- صمام تضخيم ضوئي
- تصوير مقطعي محوسب
- كاميرا شعاعية دقيقة
- مستقبل ضوئي متناسق
وفي هذا السياق، بناء على الحاجة ونوع التطبيق، يتم اختيار مادة المهبط الضوئي. ويرتكز الاختيار على معيارين، الأول هو كمية الإلكترونات المحررة لعدد الفوتونات الساقطة أو كفاءة التحرير. والثاني هو الاستقرار الكيمائي للمادة. وبناء على ذلك يتم الاختيار.
📝 هل في هذه المقالة خطأ؟
إذا وجدت معلومة تحتاج تصحيحاً أو إضافة، أو أردت حذف المقالة، أرسل لنا طلباً وسنراجعه.
ما رأيك في هذه المقالة؟