[發(fā)明專利]一種高靈敏度銻堿光電陰極和光電倍增管

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310742762.4
• 申請(qǐng)日: 2013-12-27
• 公開（公告）號(hào): CN103715033A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐向晏;安迎波;孫巧霞;劉虎林;曹希斌;盧裕;田進(jìn)壽;董改云
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所
• 主分類號(hào): H01J1/34
• 分類號(hào): H01J1/34;H01J40/06;H01J9/12
• 代理公司: 西安智邦專利商標(biāo)代理有限公司 61211
• 代理人: 楊引雪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明設(shè)計(jì)屬于光電探測技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種可以吸收響應(yīng)光譜范圍內(nèi)入射光并發(fā)射電子的銻堿光電陰極，以及采用該銻堿光電陰極制備的光電倍增管。

背景技術(shù)

光電倍增管是用于探測微光信號(hào)的光電器件，光電陰極是其光電信號(hào)轉(zhuǎn)換部分，通過真空蒸鍍附著在光電倍增管玻殼的內(nèi)表面，在光照情況下產(chǎn)生光電子。由于GaAs光電陰極制作難度大，且不能在曲面襯底上制作，目前光電倍增管大多采用銻堿光電陰極。根據(jù)入射光和出射電子方向，光電陰極分為兩類：透射式和反射式。

透射式光電陰極的激發(fā)電子方向與入射光相同，由于陰極的折射率較高，入射光透過玻殼后在陰極與玻殼界面的存在很高的反射率，約有25%的光能損失，這使光電陰極的量子效率大打折扣。如果能夠提高光電陰極的量子效率，可使其應(yīng)用范圍更廣，探測效率更高。

常見提高光電陰極量子效率的方法主要有：

1，使用高純的材料，減小雜質(zhì)散射復(fù)合幾率，增大光電子擴(kuò)散長度；

2，優(yōu)化陰極厚度，使陰極光吸收與電子輸運(yùn)長度之間取得較好的權(quán)衡；

3，優(yōu)化材料組份及其工藝，減少陰極晶格缺陷，降低電子輸運(yùn)過程散射幾率；

4，優(yōu)化激活工藝，降低表面親和勢；

5，陰極襯底上制作增透層，減少入射光反射損失，增加光吸收。

其中第1-4項(xiàng)受工藝的限制，提高空間很小，而第5項(xiàng)還沒有發(fā)展成熟，還有很大的挖掘潛力。

在專利CN200710305894、CN201010157693中，對(duì)光電陰極的增透層進(jìn)行了部分研究，不清楚其具體工藝，其量子效率還有進(jìn)一步提升的空間。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種高靈敏度銻堿光電陰極和光電倍增管，主要解決了現(xiàn)有機(jī)構(gòu)入射光損耗率高，靈敏度低的問題。

本發(fā)明的具體技術(shù)解決方案如下：

該高靈敏度銻堿光電陰極包括光電陰極襯底，所述光電陰極襯底上設(shè)置有陰極增透層，陰極增透層上設(shè)置有銻堿光電陰極發(fā)射層。

上述光電陰極發(fā)射層是由銻和堿金屬通過真空蒸發(fā)制備而成；所述堿金屬是鈉、鉀、銫任一或任意多種以任意比例混合形成。

上述銻堿光電陰極發(fā)射層的厚度為20-100nm。

上述陰極增透層折射率位于2.3-2.6之間。

上述光電陰極襯底為石英玻璃或者硼硅玻璃。

一種應(yīng)用該高靈敏度銻堿光電陰制成的光電倍增管，包括覆蓋在真空容器內(nèi)表面的光電陰極，光電陰極包括光電陰極襯底，所述光電陰極襯底上設(shè)置有陰極增透層，陰極增透層上設(shè)置有銻堿光電陰極發(fā)射層；所述光電陰極覆蓋在真空容器的全部或部分內(nèi)表面上。

上述光電陰極發(fā)射層是由銻和堿金屬通過真空蒸發(fā)制備而成；所述堿金屬是鈉、鉀、銫任一或任意多種以任意比例混合形成。

上述銻堿光電陰極發(fā)射層的厚度為20-100nm。

上述陰極增透層折射率位于2.3-2.6之間。

上述光電陰極襯底為石英玻璃或者硼硅玻璃。

該高靈敏度銻堿光電陰極的制備方法包括以下步驟：

1]制作陰極增透層

選擇可以透射入射光的襯底，并在該襯底上制作在增透層，增透層折射率位于2.3-2.6之間；

2]制作光電陰極發(fā)射層

通過真空蒸鍍的方式將堿金屬與銻沉積在步驟1制作的增透層上，形成厚度為20-100nm的光電陰極發(fā)射層。

上述堿金屬是鈉、鉀、銫任一或任意多種以任意比例混合形成。

上述步驟1中所述的襯底為石英玻璃或者硼硅玻璃。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下：

該高靈敏度銻堿光電陰極減少入射光損耗率，提高光電陰極吸收率，進(jìn)而提高光電陰極靈敏度，利用該高靈敏度銻堿光電陰極制作的光電倍增管也相應(yīng)的提高了性能。

附圖說明

圖1透射式光電陰極的截面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2無增透層時(shí)，入射光照射在光電陰極上的反射率、透射率、吸收率；

圖3有增透層時(shí)，入射光照射在光電陰極上的反射率、透射率、吸收率；

圖4光電陰極應(yīng)用案例示意圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)有的光電陰極效率提升的主要瓶頸在于，入射光在陰極表面部分發(fā)射，部分透射，造成信號(hào)損失，這就無法使陰極對(duì)入射光充分吸收并轉(zhuǎn)化為光電子。反射損耗是由于陰極襯底與陰極的折射率不匹配，為解決此問題，通過在襯底與陰極之間增加一層薄膜，使薄膜的折射率與襯底、陰極相匹配，達(dá)到增透的效果。