Un phototube, également connu sous le nom de tube photoélectrique, est un dispositif électronique sensible à la lumière. Il est conçu pour émettre un courant électrique lorsqu’il est exposé à la lumière ou à une autre forme de rayonnement électromagnétique. Le phototube a gagné le surnom d’« œil électrique », en raison de son utilisation dans un large éventail d’applications de détection de la lumière.
Il existe trois catégories de phototubes : à gaz, à vide et à multiplicateurs d’électrons. Le phototube de base est constitué d’un tube électronique rempli de gaz ou sous vide dans lequel sont montées deux électrodes, une cathode et une anode. Un phototube à gaz utilise de l’argon, ou un autre type de gaz inerte, à très basse pression.
Le multiplicateur d’électrons est une modification du phototube à gaz et à vide de base. En plus de deux électrodes, ce type de phototube est également équipé d’une série de disques métalliques appelés dynodes. Les dynodes sont disposées stratégiquement à l’intérieur du tube électronique pour amplifier l’émission de courant électrique.
La surface de la cathode dans un phototube est généralement revêtue de césium ou d’un autre type de matériau photoémissif. Ce revêtement est extrêmement sensible à la lumière dans les gammes ultraviolette, proche infrarouge et visible du spectre électromagnétique. Un phototube fonctionne au moyen d’un processus appelé effet photoélectrique, par lequel la lumière tombant sur une surface photoémissive provoque la libération d’électrons de cette surface. Grâce à ce processus, lorsque la surface de la cathode du phototube est exposée à la lumière, elle émet des électrons. Ces électrons sont attirés par l’anode chargée positivement, créant un courant électrique.
Les phototubes peuvent être divisés en trois catégories générales d’utilisation : le contrôle, la mesure et la reproduction audiovisuelle. Sous contrôle viennent les applications de détection de lumière telles que les systèmes d’alarme antivol, les ouvre-portes automatiques et les commandes de feux de circulation. Les fonctions de mesure incluent leur utilisation dans les pyromètres de température de couleur, tandis que les applications de reproduction audiovisuelle incluent les systèmes de sonorisation de théâtre et les jeux de flipper.
Dans un système d’alarme antivol par exemple, un phototube et un faisceau lumineux sont utilisés dans le cadre d’un circuit électrique. Le faisceau lumineux est dirigé sur le phototube, qui est installé à une certaine distance. Lorsque le faisceau lumineux est interrompu, comme lorsqu’une porte ou une fenêtre est ouverte, le circuit est coupé. Cela peut arriver, par exemple, si un cambrioleur ouvre une porte. Le circuit rompu provoquera à son tour la fermeture d’un relais, déclenchant l’alarme antivol.
Ces dernières années, des cellules photoélectriques ont été développées, qui utilisent des semi-conducteurs plutôt qu’un tube électronique. Cela a rendu les phototubes obsolètes dans de nombreux cas. Les multiplicateurs d’électrons, cependant, sont toujours utilisés pour un certain nombre d’applications.