Fototubo

1 – ¿Qué es un Fototubo?

Un fototubo, también conocido como tubo fotoeléctrico, es un dispositivo electrónico muy sensible a la luz. Está diseñado para emitir una corriente eléctrica cuando es expuesta a la luz u otra forma de radiación electromagnética. Se le ha dado el nombre de “ojo eléctrico” porque usa aplicaciones con un amplio rango de sensores de luz.

En el vasto campo de la detección de luz, los fototubos destacan como dispositivos esenciales que capturan la presencia de fotones de manera eficiente. En este artículo, nos sumergiremos en el intrigante mundo de los fototubos, dispositivos sensibles a la luz que desempeñan un papel crucial en diversas aplicaciones científicas y tecnológicas.

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2 – Los tipos de fototubos que nos podemos encontrar

Hay tres categorías de los fototubos: los de gas, al vacío y los multiplicadores de electrón. Uno de estos dispositivos en su estado más básico están hechos de un envase relleno de gas o un tubo electrónico al vació donde se montan dos electrodos (ánodo y cátodo).

El gas que se suele usar es el argón u otro tipo de gas inerte a una baja presión. El multiplicador de electrones es una modificación de los dos modelos anteriores.

Aparte de los dos electrodos que se ponen, este tipo de fototubo también es equipado con una serie de discos metálicos llamados dynodes. Estos elementos se ponen dentro del tubo electrónico para amplificar la emisión de la corriente eléctrica.

La superficie del cátodo en un fototubo es normalmente cubierta en cesio u otro tipo de material foto emisor. La cubierta es muy sensible a la luz en ciertos rangos, como pueden ser los ultravioleta, infrarrojos y otros rangos visibles en el espectro. En este caso, un fototubo funciona gracias a un proceso llamado efecto fotoeléctrico, donde la luz cae en una superpie foto emisora que libera electrones de la superficie.

Por medio de este proceso, cuando la superficie del cátodo es expuesto a la luz, emite electrones. Estos electrones son atraídos al ánodo cargado positivamente, lo cual crea una corriente eléctrica.

3 – División de los fototubos

células fotoeléctricas

Se pueden dividir en tres categorías generales de uso, que son de control, de medida y de reproducción. Las de control se suelen relacionar con sistemas de alarmas, apertura de puertas automáticas y luces de control de tráfico. Las de medida se usan por ejemplo en medidores de temperatura. Los de reproducción incluyen sistemas de sonido para equipos y ciertos juegos.

En un sistema de alarma por ejemplo, un fototubo y un haz de luz son usados como parte del circuito eléctrico. El haz de luz es direccionado en el dispositivo, el cual es instalado a cierta distancia. Cuando la luz es interrumpida es cuando la puerta o ventana se abre. Es decir, cuando el circuito se rompe. Esto hará a su vez que salte la alarma mediante una sirena u otro medio de aviso.

4 – Funcionamiento de los Fototubos

  1. Cátodo Fotosensible: El cátodo, ubicado en el extremo del fototubo, está recubierto con un material fotosensible capaz de liberar electrones cuando es golpeado por fotones de luz.
  2. Multiplicación de Electrones: Los electrones liberados son acelerados y multiplicados mediante una serie de electro-dinodos dentro del fototubo. Este proceso de multiplicación garantiza una respuesta amplificada a la luz incidente.
  3. Generación de Señal Eléctrica: La corriente de electrones generada se convierte en una señal eléctrica proporcional a la intensidad de la luz incidente, que luego se puede medir y registrar.

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5 – Aplicaciones de los Fototubos

  1. Investigación Científica: Son fundamentales en experimentos científicos que requieren una detección precisa de luz, como estudios en física de partículas, astronomía y biología molecular.
  2. Comunicaciones Ópticas: En sistemas de comunicaciones ópticas, los fototubos se utilizan para recibir señales transmitidas mediante luz, especialmente en aplicaciones de fibra óptica.
  3. Instrumentación Médica: En equipos médicos, como espectrómetros y tomografías por emisión de positrones (PET), los fototubos contribuyen a la detección y medición de radiaciones y sustancias fluorescentes.

6 – Desarrollos Recientes y Futuros

  1. Avances en Materiales Fotosensibles: La investigación continua se centra en el desarrollo de materiales fotosensibles más eficientes para mejorar la sensibilidad y respuesta de los fototubos.
  2. Aplicaciones en Tecnologías Emergentes: Los fototubos están encontrando nuevas aplicaciones en campos emergentes, como la detección cuántica y la computación cuántica.

En los últimos años, los sistemas fotoeléctricos se han desarrollado bastante. Esto es debido al uso de semiconductores en lugar de tubos electrónicos. Esto ha hecho que los fototubos se hayan quedado un poco en el olvido en algunos casos. Sin embargo, los multiplicadores de electrones todavía se usan en un buen número de aplicaciones.

Con su capacidad para detectar luz en niveles extremadamente bajos, son piezas fundamentales en el rompecabezas de la detección óptica. Desde la investigación científica hasta las aplicaciones tecnológicas avanzadas, estos dispositivos continúan desempeñando un papel vital en la exploración de la luz invisible que nos rodea.

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