[發明專利]光電陰極、光電倍增管和電子管

有效

• 申請號: 200710305894.5
• 申請日: 2007-12-28
• 公開（公告）號: CN101211730A
• 公開（公告）日: 2008-07-02
• 發明（設計）人: 渡瀬文雄;山下真一;渡邊宏之
• 申請（專利權）人: 浜松光子學株式會社
• 主分類號: H01J1/34
• 分類號: H01J1/34;H01J40/06;H01J40/16;H01J40/04;H01J43/06;H01J43/28
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司
• 代理人: 龍淳

技術領域

本發明涉及響應預定波長的光的入射而發射光電子的光電陰極，以及包括該光電陰極的光電倍增管和電子管。

背景技術

例如美國專利公開號No.3,254,253所描述的光電陰極是發射響應入射光而產生的電子(光電子)的設備。這種光電陰極有利地應用于例如光電倍增管這樣的電子管。此外，根據其所應用的支撐基板材料的差異，光電陰極有兩種類型：透射型和反射型。

在透射型光電陰極中，光電子發射層在由傳送(transmit)入射光的材料構成的支撐基板上形成，并且部分光電倍增管的透明容器等用作支撐基板。在這樣的情況下，當穿過支撐基板傳送的入射光到達光電子發射層，光電子響應到達的入射光而在光電子發射層內產生。由于從光電子發射層觀看時的相對于支撐基板的一側上形成提取光電子的電場，在光電子發射層內產生的光電子向著與入射光行進方向一致的方向發射。

另一方面，在反射型光電陰極中，光電子發射層在由防礙入射光的材料構成的支撐基板上形成，并且該支撐基板設置在光電倍增管的透明容器內。在這樣的情況下，支撐基板用作加強構件，以便支撐光電子發射層，并且入射光在避開支撐基板的同時到達光電子發射層。在光電子發射層內，光電子響應到達的入射光而產生。由于從光電子發射層觀看時的相對于支撐基板的一側上形成提取光電子的電場，光電子發射層內產生的光電子發射到從支撐基板觀看時入射光行進并到達的一側。

發明內容

本發明者已經研究了上述現有技術，結果發現以下問題。即，優選用作光電變換設備的光電陰極所需的光譜靈敏度較高。為了增加光譜靈敏度，有必要增強光電陰極的有效量子效率，該有效量子效率表示發射的光電子的數量和入射光子的數量的比例。例如，上述美國專利公開號No.3,254,253研究了一種光電陰極，所述光電陰極在支撐基板和光電子發射層之間設置有抗反射涂層。但是，近年來，量子效率有需要進一步的提高。

完成本發明以便消除上述問題。本發明的一個目的在于提供一種與傳統的光電陰極相比，具有能顯著提高有效量子效率的結構的光電陰極，以及各自包括該光電陰極的光電倍增管和電子管。

根據本發明的光電陰極包括支撐基板、底層(underlayer)和含有堿金屬的光電子發射層，其中所述底層在與支撐基板直接接觸的同時設置在支撐基板上，所述光電子發射層在與底層直接接觸的同時設置在底層上。根據其應用的支撐基板材料的不同，光電陰極有兩種類型：透射型和反射型。在透射型光電陰極的情況下，支撐基板由玻璃材料例如石英玻璃或硼硅玻璃構成。此外，在反射型光電陰極的情況下，支撐基板由阻礙(block)入射光的材料例如金屬如鎳構成。

在透射型和反射型的任一情況下，根據本發明的光電陰極具有使得具有預定波長的光入射的光入射面，和響應于光的入射而發射光電子的光電子發射面。按照具體術語，在光電陰極中，支撐基板具有第一主面以及與第一主面相對的第二主面。含有堿金屬的光電子發射層也同樣具有第一主面以及與第一主面相對的第二主面。另外，光電子發射層設置在支撐基板的第二主面上，使得光電子發射層的第一主面面向支撐基板的第二主面。并且，底層設置在支撐基板和光電子發射層之間，同時與支撐基板的第二主面和光電子發射層的第一主面均直接接觸。

這里，當光電陰極是透射型光電陰極時，支撐基板的第一主面用作光入射面，而光電子發射層的第二主面用作光電子發射面。另一方面，當光電陰極是反射型光電陰極時，光電子發射層的第二主面不僅用作光入射面，還用作光電子發射面。

特別地，根據本發明的光電陰極通過本發明者的發現，通過在支撐基板和光電子發射層之間設置含有鈹元素(Be)的底層而實現，與傳統的光電陰極相比，該光電陰極在有效量子效率方面有所改進。

如上所述，由于根據本發明的光電陰極結構簡單，其中含有鈹元素的底層設置在支撐基板和設置在其上的光電子發射層之間，由于該底層的存在，光電子發射層中含有的堿金屬(例如，K、Cs等)向支撐基板側的擴散在光電陰極制造過程中的熱處理時得到抑制。即，光電子發射層的量子效率的下降得到有效抑制。而且，可以推測，該底層發揮作用，以使在光電子發射層內產生的光電子當中朝著支撐基板側(光電子發射層的第一主面)行進的光電子的方向反轉。因此，可以認為顯著提高了光電陰極作為整體的量子效率。