eng
По истории производства фотоэлектронных умножителей в компании ET Enterprises можно проследить развитие мировой науки и техники в ХХ веке. О технике регистрации слабых оптических сигналов и перспективах ее развития рассказывает руководитель отдела ET Enterprises по продажам в Европе доктором Грэмом Сперрином.
Господин Сперрин, расскажите, пожалуйста, о компании ET Enterprises и ее продукции.
Основная продукция компании ET Enterprises – фотоэлектронные умножители. Наша компания – один из мировых лидеров в области разработки и производства этих устройств. ET Enterprises образована в мае 2007 года в результате слияния двух компаний – Electron Tubes (Великобритания) и ADIT (США).
Несмотря на новое название – ET Enterprises, историю компании можно проследить до 1930-х годов, когда, являясь частью компании EMI Thorn, она принимала участие в экспериментах по регистрации слабых световых сигналов. Разработка и производство фотоэлектронных умножителей началось в конце 1940-х годов, и компания продолжала расти, чтобы стать одним из крупнейших международных поставщиков детекторов и приборов для регистрации малых уровней оптического сигнала.
Устройства, выполненные как в стандартном исполнении, так и модифицированные под конкретные задачи заказчиков, обеспечивают детектирование оптического сигнала вплоть до подсчета одиночных фотонов в диапазоне длин волн от 130 до 850 нм. Мы также изготавливаем различные источники питания, делители напряжения, магнитные экраны, разъемы и электронику для обработки сигнала, снимаемого с фотоэлектронных умножителей.
Компания ET Enterprises объединяет производственное предприятие и конструкторское бюро, которые находятся в пригороде Аксбридж на западе Лондона. За пределами Великобритании, в США в штате Техас расположено дочернее предприятие компании, которое постявляет фотоэлектронные умножители фирмы ADIT. Фотоумножители ADIT широко применяются в сцинтилляционном счете и в устройствах для регистрации гамма-излучения в радиационных портальных мониторах. По результатам, полученным компанией, можно проследить развитие мировой науки и техники в ХХ веке.
1930-е годы. Когда мы еще являлись подразделением компании EMI Thorn, в лабораториях исследовали методы регистрации малых световых сигналов. Тогда же разработали первые технологии производства приборов, чувствительных к слабым световым сигналам для использования в телевидении высокой четкости.
1940-е годы. На основе собственных разработок была внедрена первая в мире система счета фотонов для применений в оптической астрономии. Ее появление стало первым шагом в направлении работ по повышению чувствительности фотоэлектронных умножителей.
1950-е годы. На производственном предприятии в Рюслипе (северо-западный пригород Лондона) разработаны и запущены в серийное производство принципиально новые конструкции фотоэлектронных умножителей, предназначенныx главным образом для регистрации радиационного излучения.
1970-е годы. Разработаны и запущены в серийное производство первые в мире полусферические фотоэлектронные умножители. Их появление было связано с требованиями широкого угла обзора и большой активной площади для детектирования слабых сигналов космических лучей и проведения научных экспериментов, связанных с обнаружением нейтрино, стабильных нейтральных частиц, слабо взаимодействующих с веществом. Опыты были направлены на регистрацию нейтрино, испущенных Солнцем или полученных в результате взаимодействия космического излучения с ядрами атомов в атмосфере Земли.
1980-е годы. В этот период ассортимент фотоэлектронных умножителей значительно расширился. Необходимость создания новых ФЭУ была связана с новыми задачами научного поиска в области физики высоких энергий и астрофизики. Известно, что в стекле всегда присутствуют примеси, обладающие собственной радиоактивностью, и это мешает улавливать слабые сигналы от изучаемых объектов. В стеклянном баллоне ФЭУ также есть определенный уровень естественной радиоактивности, содержащий такие радионуклиды, как изотопы калия, тория и урана. Поэтому в компании было разработано стекло с низким содержанием естественной радиоактивности. Его внедрение в производство позволило разработать приборы, способные детектировать очень слабые световые сигналы. Было запущено серийное производство высокотемпературных ФЭУ повышенной прочности, предназначенных для применения в радиоактивном гамма-каротаже при исследовании нефтяных скважин. Осуществлена поставка специализированных фотоэлектронных умножителей для работы в космосе в рамках проекта HIPPARCOS.
1990-е годы. Созданы уникальные фотоэлектронные умножители для работы в космосе в рамках проекта INTEGRAL. Запущенный в 2002 году телескоп INTEGRAL – это совместный проект НАСА, Европейского космического агентства (ЕКА) и Роскосмоса. И по сей день INTEGRAL является самой чувствительной космической обсерваторией в своем диапазоне.
Разработаны и запущены в серийное производство первые в мире полусферические ФЭУ диаметром 25 мм, предназначенные для применения в аэробном телескопе MAGIC-1. Запущены в серийное производство фотоэлектронные умножители с очень низким содержанием естестественной радиоактивности в стекле. Они установлены в бортовом оборудовании для экспериментов, связанных с получением информации о Темной Материи. Получен заказ на поставку 8-дюймовых ФЭУ диаметром 200 мм в рамках проекта BOREXINO для Национального института ядерной физики Италии. Эксперимент Borexino изначально ориентировался на регистрацию низкоэнергетичных солнечных нейтрино, позднее с ним стали связывать надежды на изучение геонейтрино. Эти частицы, согласно теории, рождаются в недрах Земли в результате бета-распада изотопа калия и некоторых нуклидов из цепей распада долгоживущих изотопов урана и тория. Для регистрации геонейтрино (электронных антинейтрино) понадобилось повысить чувствительность ФЭУ.
Параллельно с этой работой были изготовлены специализированные ФЭУ для гамма-обсерватории NASA и для космического проекта SOHO.
2000-е годы. Первые данные о регистрации геонейтрино пришли от ученых в 2005 году. При этом надо учесть, что геонейтрино имеют меньшую энергию, чем солнечные и атмосферные, регистрировать их трудно – это требует создания еще более чувствительных ФЭУ и лаборатории, защищенной от космического и другого фонового излучения. Оборудование BOREXINO установлено в подземной Национальной лаборатории Гран-Сассо, защищенной слоем горных пород толщиной в полтора километра. Специально для него были разработаны и запущены в серийное производство фотоэлектронные умножители, работающие при низких температурах, например при погружении сцинтиллятора в аргон или в жидкий азот. Конструкция подземного регистратора состоит из 2 212 фотоэлектронных умножителей для сбора фотонов. В лаборатории BOREXINO геонейтрино были зарегистрированы в 2010 году.
В чем преимущество ФЭУ, произведенных в компании ET Enterprises?
Во-первых, для производства фотоэлектронных умножителей требуется достаточно большой технологический опыт. То есть нужно иметь определенный опыт в физике для понимания физической модели работы этих приборов, в химии – для использования новых материалов, в технологии – для обеспечения чистоты вакуума и применения вакуумного обезгаживания колб, ножек, металлических деталей ФЭУ, а также поддержания стабильного технологического процесса для изготовления приборов с высокой степенью повторяемости и воспроизводимости технических параметров. В мире не так много таких компаний, которые в настоящее время существуют и владеют высоковакуумной технологией для изготовления ФЭУ. Их можно посчитать на пальцах одной руки.
Для многих ядерных и физических экспериментов очень важно низкое содержание естественной радиоактивности в применяемых материалах и приборах для работы с образцами малой активности. Определенными технологическими методами можно уменьшить уровень радиоактивности, которая не будет оказывать серьезного влияния на результаты проведенных экспериментов в исследованиях ядерных процессов. Компания ET Enterprises обладает таким опытом и технологическими компетенциями в производстве низкофонового стекла для изготовления ФЭУ.
Во-вторых, стоимость наших ФЭУ не зависит от цен на стеклянные баллоны, необходимые для производства фотоэлектронных умножителей. Дело в том, что компания ET Enterprises в 2012 году приобрела английскую стекольную компанию Plowden and Thompson, одного из крупнейших производителей специализированного стекла. Это позволило увеличить производственные мощности.
Какие основные тенденции развития существуют в технологии производства стеклянных фотоумножителей ?
Развитие технологии изготовления ФЭУ стимулируется развитием определенных областей экспериментальной физики и широким внедрением физических методов исследований в различные отрасли науки и техники. Специфика использования ФЭУ в сцинтилляционной аппаратуре для регистрации ионизирующих излучений требует разработки полупрозрачных фотокатодов с высокой квантовой эффективностью, применения систем умножения (систем динодов) с малым разбросом времен пролета электронов и большим импульсным выходным током. Для космических исследований традиционное требование заключается в получении наилучшего соотношения сигнал-шум, уменьшении габаритных размеров и массы ФЭУ. Развитие квантовой электроники ставит задачу увеличения чувствительности фотокатодов ФЭУ в инфракрасной области спектра и разработку ФЭУ с малой рабочей площадью фотокатода.
Считаете ли вы российский рынок перспективным для компании ET Enterprises?
Как известно, фотоэлектронные умножители – путь к решению многих задач в науке и технике. В последние годы в России активно финансируют различные научные эксперименты. Россия – участник ряда международных проектов, связанных с регистрацией антинейтрино, черенковского излучения, исследованием космических ливней. Также в России достаточное количество компаний, занимающих серийным производством оборудования для гамма-каротажа в нефтяной отрасли, для изучения и регистрации ионизирующих излучений, радиационной медицины.
Если говорить конкретно, о недавних проектах с российскими институтами, то отмечу проекты в области физики высоких энергий. Для Института физики высоких энергий (ИФВЭ) в Протвино (Московская обл.) мы поставили ФЭУ марки 9106SB с диаметром баллона 29 мм для использования вместе со сцинтиллятором BGO в калориметре мягких фотонов. Этот ФЭУ имеет фотокатод, смещенный в зеленую область спектра, что делает оптимальным его использование с кристаллом BGO, имеющим пик собственного излучения в области 480 нм. Также прибор ФЭУ 9106SB нашел применение в электромагнитном калориметре в эксперименте PANDA (GSI, Германия), детектор для которого изготавливался в Объединенном институте ядерных исследований (ОИЯИ) в наукограде Дубна.
Для использования во время-пролетном годоскопе Институтом теоретической и экспериментальной физики (ИТЭФ) (Москва) был выбран ФЭУ 9814SB с диаметром баллона 51 мм, который использовался вместе с длинным пластиковым сцинтиллятором BC-408 компании Saint-Gobain Crystals. Отличительными особенностями ФЭУ 9814SB являются быстрые временные характеристики, позволяющие работать с короткими импульсами, высокая анодная чувствительность, интегрированный магнитный экран, а также конкурентоспособная стоимость по сравнению с аналогичными трубками производства японских фирм.
Мы сотрудничаем уже достаточно давно, более пяти лет, с компанией АЗИМУТ ФОТОНИКС, российским дистрибьютором оптоэлектронных компонентов и различных детекторов для фотоники. Начало сотрудничеству было положено на выставке "Мир лазеров и оптики" в Мюнхене в 2008 году, все началось именно здесь. Знакомство на выставке и последующее сотрудничество открыло новые перспективы для нашей компании. За это время мы совместно достигли значительного успеха на российском рынке. Российский потребитель заинтересован в приобретении продукции высокого уровня по той конкурентоспособной цене, которую мы можем предложить. Качество, стабильность параметров, надежность работы, широкий ассортимент, разумная стоимость – вот основные критерии для выбора фотоэлектронных умножителей для многих специалистов, использующих данные фотоприемники в различных отраслях науки и техники.
Спасибо за интересный рассказ.
С Г.Сперрином беседовала Н.Истомина
Основная продукция компании ET Enterprises – фотоэлектронные умножители. Наша компания – один из мировых лидеров в области разработки и производства этих устройств. ET Enterprises образована в мае 2007 года в результате слияния двух компаний – Electron Tubes (Великобритания) и ADIT (США).
Несмотря на новое название – ET Enterprises, историю компании можно проследить до 1930-х годов, когда, являясь частью компании EMI Thorn, она принимала участие в экспериментах по регистрации слабых световых сигналов. Разработка и производство фотоэлектронных умножителей началось в конце 1940-х годов, и компания продолжала расти, чтобы стать одним из крупнейших международных поставщиков детекторов и приборов для регистрации малых уровней оптического сигнала.
Устройства, выполненные как в стандартном исполнении, так и модифицированные под конкретные задачи заказчиков, обеспечивают детектирование оптического сигнала вплоть до подсчета одиночных фотонов в диапазоне длин волн от 130 до 850 нм. Мы также изготавливаем различные источники питания, делители напряжения, магнитные экраны, разъемы и электронику для обработки сигнала, снимаемого с фотоэлектронных умножителей.
Компания ET Enterprises объединяет производственное предприятие и конструкторское бюро, которые находятся в пригороде Аксбридж на западе Лондона. За пределами Великобритании, в США в штате Техас расположено дочернее предприятие компании, которое постявляет фотоэлектронные умножители фирмы ADIT. Фотоумножители ADIT широко применяются в сцинтилляционном счете и в устройствах для регистрации гамма-излучения в радиационных портальных мониторах. По результатам, полученным компанией, можно проследить развитие мировой науки и техники в ХХ веке.
1930-е годы. Когда мы еще являлись подразделением компании EMI Thorn, в лабораториях исследовали методы регистрации малых световых сигналов. Тогда же разработали первые технологии производства приборов, чувствительных к слабым световым сигналам для использования в телевидении высокой четкости.
1940-е годы. На основе собственных разработок была внедрена первая в мире система счета фотонов для применений в оптической астрономии. Ее появление стало первым шагом в направлении работ по повышению чувствительности фотоэлектронных умножителей.
1950-е годы. На производственном предприятии в Рюслипе (северо-западный пригород Лондона) разработаны и запущены в серийное производство принципиально новые конструкции фотоэлектронных умножителей, предназначенныx главным образом для регистрации радиационного излучения.
1970-е годы. Разработаны и запущены в серийное производство первые в мире полусферические фотоэлектронные умножители. Их появление было связано с требованиями широкого угла обзора и большой активной площади для детектирования слабых сигналов космических лучей и проведения научных экспериментов, связанных с обнаружением нейтрино, стабильных нейтральных частиц, слабо взаимодействующих с веществом. Опыты были направлены на регистрацию нейтрино, испущенных Солнцем или полученных в результате взаимодействия космического излучения с ядрами атомов в атмосфере Земли.
1980-е годы. В этот период ассортимент фотоэлектронных умножителей значительно расширился. Необходимость создания новых ФЭУ была связана с новыми задачами научного поиска в области физики высоких энергий и астрофизики. Известно, что в стекле всегда присутствуют примеси, обладающие собственной радиоактивностью, и это мешает улавливать слабые сигналы от изучаемых объектов. В стеклянном баллоне ФЭУ также есть определенный уровень естественной радиоактивности, содержащий такие радионуклиды, как изотопы калия, тория и урана. Поэтому в компании было разработано стекло с низким содержанием естественной радиоактивности. Его внедрение в производство позволило разработать приборы, способные детектировать очень слабые световые сигналы. Было запущено серийное производство высокотемпературных ФЭУ повышенной прочности, предназначенных для применения в радиоактивном гамма-каротаже при исследовании нефтяных скважин. Осуществлена поставка специализированных фотоэлектронных умножителей для работы в космосе в рамках проекта HIPPARCOS.
1990-е годы. Созданы уникальные фотоэлектронные умножители для работы в космосе в рамках проекта INTEGRAL. Запущенный в 2002 году телескоп INTEGRAL – это совместный проект НАСА, Европейского космического агентства (ЕКА) и Роскосмоса. И по сей день INTEGRAL является самой чувствительной космической обсерваторией в своем диапазоне.
Разработаны и запущены в серийное производство первые в мире полусферические ФЭУ диаметром 25 мм, предназначенные для применения в аэробном телескопе MAGIC-1. Запущены в серийное производство фотоэлектронные умножители с очень низким содержанием естестественной радиоактивности в стекле. Они установлены в бортовом оборудовании для экспериментов, связанных с получением информации о Темной Материи. Получен заказ на поставку 8-дюймовых ФЭУ диаметром 200 мм в рамках проекта BOREXINO для Национального института ядерной физики Италии. Эксперимент Borexino изначально ориентировался на регистрацию низкоэнергетичных солнечных нейтрино, позднее с ним стали связывать надежды на изучение геонейтрино. Эти частицы, согласно теории, рождаются в недрах Земли в результате бета-распада изотопа калия и некоторых нуклидов из цепей распада долгоживущих изотопов урана и тория. Для регистрации геонейтрино (электронных антинейтрино) понадобилось повысить чувствительность ФЭУ.
Параллельно с этой работой были изготовлены специализированные ФЭУ для гамма-обсерватории NASA и для космического проекта SOHO.
2000-е годы. Первые данные о регистрации геонейтрино пришли от ученых в 2005 году. При этом надо учесть, что геонейтрино имеют меньшую энергию, чем солнечные и атмосферные, регистрировать их трудно – это требует создания еще более чувствительных ФЭУ и лаборатории, защищенной от космического и другого фонового излучения. Оборудование BOREXINO установлено в подземной Национальной лаборатории Гран-Сассо, защищенной слоем горных пород толщиной в полтора километра. Специально для него были разработаны и запущены в серийное производство фотоэлектронные умножители, работающие при низких температурах, например при погружении сцинтиллятора в аргон или в жидкий азот. Конструкция подземного регистратора состоит из 2 212 фотоэлектронных умножителей для сбора фотонов. В лаборатории BOREXINO геонейтрино были зарегистрированы в 2010 году.
В чем преимущество ФЭУ, произведенных в компании ET Enterprises?
Во-первых, для производства фотоэлектронных умножителей требуется достаточно большой технологический опыт. То есть нужно иметь определенный опыт в физике для понимания физической модели работы этих приборов, в химии – для использования новых материалов, в технологии – для обеспечения чистоты вакуума и применения вакуумного обезгаживания колб, ножек, металлических деталей ФЭУ, а также поддержания стабильного технологического процесса для изготовления приборов с высокой степенью повторяемости и воспроизводимости технических параметров. В мире не так много таких компаний, которые в настоящее время существуют и владеют высоковакуумной технологией для изготовления ФЭУ. Их можно посчитать на пальцах одной руки.
Для многих ядерных и физических экспериментов очень важно низкое содержание естественной радиоактивности в применяемых материалах и приборах для работы с образцами малой активности. Определенными технологическими методами можно уменьшить уровень радиоактивности, которая не будет оказывать серьезного влияния на результаты проведенных экспериментов в исследованиях ядерных процессов. Компания ET Enterprises обладает таким опытом и технологическими компетенциями в производстве низкофонового стекла для изготовления ФЭУ.
Во-вторых, стоимость наших ФЭУ не зависит от цен на стеклянные баллоны, необходимые для производства фотоэлектронных умножителей. Дело в том, что компания ET Enterprises в 2012 году приобрела английскую стекольную компанию Plowden and Thompson, одного из крупнейших производителей специализированного стекла. Это позволило увеличить производственные мощности.
Какие основные тенденции развития существуют в технологии производства стеклянных фотоумножителей ?
Развитие технологии изготовления ФЭУ стимулируется развитием определенных областей экспериментальной физики и широким внедрением физических методов исследований в различные отрасли науки и техники. Специфика использования ФЭУ в сцинтилляционной аппаратуре для регистрации ионизирующих излучений требует разработки полупрозрачных фотокатодов с высокой квантовой эффективностью, применения систем умножения (систем динодов) с малым разбросом времен пролета электронов и большим импульсным выходным током. Для космических исследований традиционное требование заключается в получении наилучшего соотношения сигнал-шум, уменьшении габаритных размеров и массы ФЭУ. Развитие квантовой электроники ставит задачу увеличения чувствительности фотокатодов ФЭУ в инфракрасной области спектра и разработку ФЭУ с малой рабочей площадью фотокатода.
Считаете ли вы российский рынок перспективным для компании ET Enterprises?
Как известно, фотоэлектронные умножители – путь к решению многих задач в науке и технике. В последние годы в России активно финансируют различные научные эксперименты. Россия – участник ряда международных проектов, связанных с регистрацией антинейтрино, черенковского излучения, исследованием космических ливней. Также в России достаточное количество компаний, занимающих серийным производством оборудования для гамма-каротажа в нефтяной отрасли, для изучения и регистрации ионизирующих излучений, радиационной медицины.
Если говорить конкретно, о недавних проектах с российскими институтами, то отмечу проекты в области физики высоких энергий. Для Института физики высоких энергий (ИФВЭ) в Протвино (Московская обл.) мы поставили ФЭУ марки 9106SB с диаметром баллона 29 мм для использования вместе со сцинтиллятором BGO в калориметре мягких фотонов. Этот ФЭУ имеет фотокатод, смещенный в зеленую область спектра, что делает оптимальным его использование с кристаллом BGO, имеющим пик собственного излучения в области 480 нм. Также прибор ФЭУ 9106SB нашел применение в электромагнитном калориметре в эксперименте PANDA (GSI, Германия), детектор для которого изготавливался в Объединенном институте ядерных исследований (ОИЯИ) в наукограде Дубна.
Для использования во время-пролетном годоскопе Институтом теоретической и экспериментальной физики (ИТЭФ) (Москва) был выбран ФЭУ 9814SB с диаметром баллона 51 мм, который использовался вместе с длинным пластиковым сцинтиллятором BC-408 компании Saint-Gobain Crystals. Отличительными особенностями ФЭУ 9814SB являются быстрые временные характеристики, позволяющие работать с короткими импульсами, высокая анодная чувствительность, интегрированный магнитный экран, а также конкурентоспособная стоимость по сравнению с аналогичными трубками производства японских фирм.
Мы сотрудничаем уже достаточно давно, более пяти лет, с компанией АЗИМУТ ФОТОНИКС, российским дистрибьютором оптоэлектронных компонентов и различных детекторов для фотоники. Начало сотрудничеству было положено на выставке "Мир лазеров и оптики" в Мюнхене в 2008 году, все началось именно здесь. Знакомство на выставке и последующее сотрудничество открыло новые перспективы для нашей компании. За это время мы совместно достигли значительного успеха на российском рынке. Российский потребитель заинтересован в приобретении продукции высокого уровня по той конкурентоспособной цене, которую мы можем предложить. Качество, стабильность параметров, надежность работы, широкий ассортимент, разумная стоимость – вот основные критерии для выбора фотоэлектронных умножителей для многих специалистов, использующих данные фотоприемники в различных отраслях науки и техники.
Спасибо за интересный рассказ.
С Г.Сперрином беседовала Н.Истомина
Отзывы читателей
