Tube photomultiplicateur

Ce tube photomultiplicateur Type 1307, produit par la firme japonaise Hamamastu vers 1998, est un tube à vide électronique qui permet de détecter puis de convertir les photons lumineux en signal électrique mesurable.
Ce tube est l’un des éléments constituant la tête de détection d’une gamma-caméra utilisée en médecine nucléaire.

La médecine nucléaire est une spécialité médicale qui comprend l'ensemble des applications médicales de la radioactivité. Lors d’un examen de médecine nucléaire, un produit isotope radioactif est administré au patient en quantités faibles et sans danger. En diagnostic, des images sont réalisées à l'aide des informations recueillies par des détecteurs des rayonnements ionisants : les gamma-caméras.

Fonctionnement du tube photomultiplicateur
Une tête de détection de gamma caméra se compose d’un cristal scintillateur, d’un réseau de photomultiplicateurs (une tête de gamma-caméra peut compter une soixantaine de photomultiplicateurs) et d’une électronique de détection et positionnement.
Le cristal scintillateur* est l’élément de détection des rayons gamma émis par le patient, il convertit les photons gamma en grand nombre de photons lumineux qui seront captés par le photomultiplicateur.
Le tube photomultiplicateur reçoit les photons lumineux issus du cristal scintillateur. Ces photons lumineux vont frapper une photocathode constituée d’une fine couche de métal photosensible déposée sur une fenêtre en verre borosilicate. Ce phénomène va générer des électrons arrachés à ce métal par effet photoélectrique.
Les électrons vont ensuite être amplifiés grâce à un ensemble de dynodes. La première dynode frappée par un électron va produire plusieurs électrons, en moyenne 5 à 6 électrons secondaires. Ce phénomène en cascade s’amplifie grâce à la différence de potentiel croissante entre les dynodes, par exemple de 100 à 300 volts pour atteindre avec 8 dynodes une différence de potentiel de 1500 volts.
Finalement ces électrons atteignent l’anode d’où la création d’une brève impulsion électrique de l’ordre de la nanoseconde. Le photomultiplicateur peut prendre en compte une nouvelle impulsion au bout de 10 à 22 nanosecondes.

*Les scintillateurs et photomultiplicateurs pour la détection des rayons gamma sont maintenant remplacés par des détecteurs au silicium.

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