Photodetektor verbessert Rotlichtaufnahme durch die Verwendung eines Wellenleiters

Die Erforschung von Krebs und die Gensequenzierung sind nur einige der neuen Anwendungen für die medizinische Lumineszenz, die die Verbesserung von Photokathoden-Sensoren vorantreiben. Im Rahmen des europäischen IMPECABLE-Projekts sollten derartige Detektoren verbessert werden, indem eine Photovervielfacherröhre entwickelt wurde, die eine neue Wellenleiterkonstruktion nutzt, mit der die Quanteneffizienz (QE) erhöht wird.

Gebräuchliche Konstruktionen von Photokathoden sind weniger empfindlich bei längeren Wellenlängen in den roten und infraroten Bereichen des optischen Spektrums. Das Projektteam stellte sich dieser Herausforderung und entwickelte Photovervielfacherröhren, die als Wellenleiter fungieren, um die Anzahl der Interaktionen zwischen dem eintreffenden Licht und dem Detektor zu erhöhen.

Der Gebrauch von Wellenleitern zeigte, dass die Quanteneffizienz des Photokathoden-Detektors in Abhängigkeit von der Wellenlänge des Lichts um zwei bis neun Mal verbessert werden kann. Die Ursache hierfür liegt darin, dass die Menge der absorbierten Strahlung durch die multiplen Interaktionen zwischen dem Licht und dem Photokathoden-Wellenleiter bedeutend erhöht wird. Die verbesserte Leistung in Bezug auf erzeugte Photoelektronen am grünen und roten Ende des optischen Spektrums ist besonders für biologische Anwendungen von Lumineszenz-Experimenten von großem Nutzen.

Die Wellenleiter mussten so dünn sein, dass sie nicht in der Lage waren, sich selbst gegen externen atmosphärischen Druck beim Betrieb innerhalb eines Vakuums zu stützen. Aus diesem Grund wurden sie auf eine Photokathode gestützt, die auf ein dünnes Glasblatt gelegt wurde. Diese Konstruktion ist außerdem gut geeignet für die optische Kopplung mit Lichtquellen, die über Glasfaserkabel versorgt werden.