[發明專利]具有改善的吸收率的半透明的光電陰極

有效

• 申請號: 201280076211.2
• 申請日: 2012-10-12
• 公開（公告）號: CN104781903A
• 公開（公告）日: 2015-07-15
• 發明（設計）人: 格特·努茨澤爾;帕斯卡爾·拉武特
• 申請（專利權）人: 法國甫托尼公司
• 主分類號: H01J1/34
• 分類號: H01J1/34;H01J40/06;H01J40/16
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 楊生平;鐘錦舜

技術領域

本發明大體上涉及半透明的光電陰極的領域，更具體而言，涉及銻和堿金屬類型的、或者氧化銀(AgOCs)類型的半透明的光電陰極，其中，該半透明的光電陰極頻繁應用在電磁輻射檢測器中比如、例如圖像增強管和光電倍增管。

背景技術

電磁輻射檢測器比如、例如圖像增強管和光電倍增管通過將電磁輻射轉化為光或者電輸出信號使電磁輻射能夠被檢測到。

電磁輻射檢測器通常包括光電陰極，其接收電磁輻射并且響應地發射光電子流；電子倍增器裝置，其接收所述光電子流并且響應地發射通常所說的二次電子流；以及輸出裝置，其接收所述二次電子流并且響應地發射輸出信號。

如圖1所示，這種光電陰極1通常包括透明的支撐層10以及在所述支撐層10的面12上沉積的光電發射材料的層20。

支撐層10包括通常所說的試圖接收入射光子的接收正面11以及相對的背面12。支撐層10對入射光子是透明的，并且因此支撐層10具有接近1的透光率。

光電發射層20具有與支撐層10的背面12相接觸的上游面21以及被稱為發射面的、相對的下游面22，其中，所產生的光電子從下游面22被發射出去。

因此，光子從接收面11通過支撐層10，并且隨后進入光電發射層20。

光子隨后在光電發射層20中被吸收并且在其中產生電子-空穴對。所產生的電子移動到光電發射層20的發射面22并且被真空發射。真空實際上產生在檢測器中以使得電子的移動不被氣體分子的存在所干擾。

光電子隨后被引導并且被加速至電子倍增器裝置、比如微通道板或一組倍增電極。

被稱為量子產率的光電陰極產率傳統上是由所發射的光電子的數量和所接收的入射光子的數量的比率來限定的。

光電陰極產率特別地取決于入射光子的波長和光電發射層的厚度。

為了說明的目的，就S25型光電陰極而言，針對500nm波長的量子產率大約是15％。

前面提到的量子產率更精確地取決于光電發射現象的三個主要步驟：入射光子的吸收和電子-空穴對的形成；所產生的電子達至光電發射層的發射面的輸送；以及電子的真空發射。

三個步驟中的每一個步驟都有其自己的產率，其中，三個產率的乘積限定了光電陰極的量子產率。

然而，吸收和輸送步驟的產率直接取決于光電發射層的厚度。

因此，吸收步驟的產率ε_a是光電發射層的厚度的遞增函數。光電發射層越厚，則被吸收的光子的數量與入射光子的數量的比率就越大。未被吸收的光子傳輸通過光電發射層。

另一方面，到達發射面的電子與所產生的電子的比率的輸送階段的產率ε_t是光電發射層的厚度的遞減函數。層的厚度越大，則產率ε_t越低。實際上，行進的距離越大，則產生的電子與空穴重新組合的可能性也越高。

因此，存在一種使吸收率ε_a和輸送率ε_t的乘積、也就是量子產率最大化的最佳厚度。

為了說明的目的，就頻繁用于圖像增強管中的S25型光電陰極而言，由SbNaK或SbNa₂KC制成的光電發射層的最佳厚度通常在50nm至200nm之間。

針對這種光電發射層，圖2示出了作為入射光子的波長的函數的吸收率ε_a和入射光子的反射率ε”以及入射光子的傳輸率ε’通過光電發射層的時間進程。

顯示出，針對于大的波長，尤其是接近光電發射閾值的波長，吸收率ε_a顯著地減少而傳輸率ε’增加。

因此，針對處于800μm波長的入射光子，它們僅40％被吸收了而60％被傳輸通過光電發射層。

為了減少光電發射層的傳輸率以利于吸收率，從而來增加量子產率，尤其是在大的波長處，解決辦法可能是增加所述層的厚度。

因此，針對800μm波長，將上述光電發射層的厚度增加至280nm會產生64％的吸收率而并非40％的吸收率，并且傳輸率減少至36％。

然而，考慮到產生的電子具有行進至光電發射層的發射面的更遠距離并且因此更可能被重新組合，這將導致輸送率的顯著減少。

所以，由于輸送率被惡化了，因此光電發射層的厚度的增加雖然改善了吸收率(尤其是處于大的波長的條件下)，但不會導致量子產率的增加。

發明內容

本發明主要目的是為了提供一種用于光子檢測器的半透明的光電陰極，其包括具有高的入射光子吸收率以及保留的電子輸送率的光電發射層。