Детекторы фотонов — один из основных типов детекторов в физике высоких энергий и ядерной физике. Счёт фотонов является фундаментальным методом для извлечения максимальной информации из светового сигнала. Этот метод широко используется при регистрации очень слабых световых сигналов. В качестве детекторов — счётчиков фотонов обычно используются ФЭУ с дискретными динодами, ФЭУ с МКП, лавинные диоды, гибридные ФЭУ. Среди этих видов детекторов ФЭУ с МКП выгодно отличаются высоким усилением и быстродействием, повышенной площадью рабочей поверхности, низким энергопотреблением, стабильной работой в условиях воздействия магнитных полей. Полупроводниковые детекторы оптического излучения уступают ФЭУ с МКП по площади рабочей поверхности, временному разрешению, шумовым характеристикам.
Низкий уровень шума является необходимым условием при фотонном счёте. Эффективность детектирования в значительной степени зависит от порогового уровня, устанавливаемого для режима счёта (дискриминации). Распределение амплитуд импульсов является критической характеристикой для работы в режиме счета фотонов. Более низкое амплитудное разрешение и более высокое отношение пик/долина обеспечивают лучший счет фотонов. Обычно нижний порог амплитуды импульса устанавливается на позиции долины.
Разработан ФЭУ-счётчик фотонов на базе МКП для УФ- области спектра «Сапфир-2А» с уникальными характеристиками. Параметры изделия приводятся в справочном листе, счётная характеристика и амплитудное распределение импульсов представлены на рисунках.
Конструктивно ФЭУ с МКП «Сапфир-2А» представляет собой металлостеклянный вакуумный блок, содержащий теллур-цезиевый фотокатод на подложке из фтористого магния, две микроканальные пластины в шевронной сборке и металлический анод. Фокусировка электронов с фотокатода на вход МКП осуществляется полем электростатической линзы. Типовое отношение пик/ долина ФЭУ «Сапфир -2А» составляет около 20, тогда как в динодных ФЭУ для аналогичных применений типовое значение на уровне 2. Такое высокое отношение пик/долина по данным литературы не зафиксировано ни в одном ФЭУ с МКП.
Высокий уровень усиления электронных потоков, которые обеспечивают шевронные сборки МКП, низкий уровень темновых токов, низкий уровень помех естественного происхождения в УФ – области позволяют регистрировать сверхслабые УФ сигналы, считать единичные фотоны на входе изделия.
Важно подчеркнуть, применение ФЭУ с вторично-эмиссионным усилением электронов с помощью шевронной сборки МКП вместо традиционных динодов позволяет улучшить временное разрешение, позволяет применять стробирование для снижения уровня шума и повышает устойчивость к магнитным полям. Исполнение ФЭУ с МКП в варианте с «солнечно-слепым» фотокатодом позволяет улучшить пороговую чувствительность за счёт нивелирования естественного светового фона. Конструкция ФЭУ с электростатической фокусировкой фотоэлектронов на вход первой МКП вкупе с эффективными способами электронного обезгаживания повышает устойчивость ФЭУ к перегрузкам и улучшает реальную долговечность по сравнению с ФЭУ бипланарного типа.