大电流密度Cs_3Sb光电阴极工艺与寿命的研究
一、引言 锑碱半导体光电阴极自发现至今已有半个世纪。长期以来,这类材料被用于检测较弱的光信号,用它们做成的光电管通常工作在每平方厘米毫微安至微安的发射电流密度下。但是,近十年来,随着自由电子激光等装置对脉冲大功率电子束质量要求的提高,以及脉冲激光技术的发展,光电阴极在激光激发获得脉冲大电流密度电子束方面日益受到重视。激光光电阴极产生的电子比热阴极产生的电子能散小,运用于脉冲工作方式,可以免去速调管,简化群聚(bunch)装置,避免了这些装置进一步造成的能散与发射度的上升“’。 锑绝光电发射材料的阂值较低,波长段限达6oonm左右。美国洛斯阿拉莫斯国家实验室 (LANL)与热电子公司从80年代中期开始合作对其在大电流、高亮度发射方面进行研究,它们用倍频YAG激光激发该材料构成的阴极,脉冲电子发射密度达一到80A/cm“,亮度超过10“A/m“r“d【2’。到1988年,又有关于峰值电子发射密度达到60oA/cmZ的报道‘“’,但同...&
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超快速变象管是诊断各种超快速发光过程的变象管相机的核心部件,而其光电阴极又是该器件的心脏.为了使超快速变象管光电阴极在强的光脉冲作用下能提供大的瞬态电流密度,又能获得高的动态空间分辨率,则要求光电阴极必须具有足够小的横向面电阻率.但是,常用的s型半导体光电阴极其横向面电阻率一般均大于10~6Ω/□。为了解决这一问题,超快速变象管的光电阴极通常制作在透明的导电基底上. 超快速变象管光电阴极所用的导电基底应满足如下要求:(1)和光电阴极相容,即它的存在不影响光电阴极的制作及其灵敏度的提高,在光电阴极制作之后其面电阻率不会增大;(2)不影响变象管的空间分辨率;(3)面电阻率足够小;(4)对光的透过率高;(5)为光电阴极的制作提供一清洁表面. 国内外已有的光电阴极导电基底包括:热压金属网、光刻正方形铬网、铂金属薄膜、二氧化锡膜和氧化钢锡凰 根据上述对导电基底的五项要求,这几种导电基底各有其弊病,不能完全满足超快速变象管的使用要求.其中第...&
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摄象管的光电阴极接收来自物空间的辐射照度。光电阴极被照而激发出光电子。光电子强弱分布与原先输入的光象的光照强弱分布相对应。在光电阴极和阳极之间加一电压,然后经电子束扫描后取出视频电信号,在电视屏上形成输出图象。由于光电阴极在象管中起着极其重要的作用,所以光电阴极的性能在很大程度上关系到整个象管的工作性能〔‘二。 现有的光电阴极虽然具有高的灵敏度,但它们的面电阻太大。Sb一Cs光电阴极的电阻率为lo6Q/cmZ;sb一K一Cs光电阴极的电阻率约为1079/cm“;S一20型光电阴极的电阻率为10 59八m“。而光电阴极对脉冲光辐照信号的响应速度约为100ns,不能适应测量核聚变反应的需要。为了解决上述问题,我们通过大量实验,取得了较好的进展。 一、叙化锡基底上制备三碱光电阴极执O真空与低温第11卷第3期 为了降低光电阴极面的横向电阻率,必须在面板基底与光阴极面之间附加一层降低电阻率的材料。选用氧化锡薄膜作为基底层,在氧化锡膜层上制...&
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前言 充分利用人射的光能是光电阴极达到高灵敏度的重要条件之一。有效光电阴极一般呈薄膜状,折射率甚高,因此在人射界面上反射损失较大,并且在吸收较弱的区域,光透射损失也较大。对不透明光电阴极,光从真空端入射,补偿透射损失使其再吸收的方法是比较简易的份。K .Deutscher还提出了不透明型的千涉光电阴极〔”〔3’,在阴极底层上蒸涂一定厚度的透明电介质层(M gF:层),再以高反射率的铝镜作为反射层,如此结构的不透明型锑艳阴极可以增大光电发射,并且选择不同的电介质层厚度能改变阴极光谱响应曲线的形状。上述方法不适用于半透明光电阴极,而几乎所有的光电成像器件都使用半透明光电阴极。半透明光电阴极中透射的损失将难以补偿,但可利用薄膜光学原理减小光电阴极的反射。 对多碱光电阴极,B.E.KoH且pauloB等〔‘’测定,从玻璃端人射时反射最大值高达40%。显然,减小这部分光能损失对改善光电阴极灵敏度是有意义的。本文提出并分析一种简单的包括阴极...&
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为了防止象管光电阴极因受强光照射而灼伤,阴极面接收的光通量有一闭值。本文首先采用公式二.,凳犷对光电阴极在各种不同状态下的照度值进行了计算。接着介绍了视场J‘小/’J曲月一拓护产,研产“’.M心一冲“”一”’硕“’.~’”“…~~一”’‘’‘,’“一丫‘’-一---一试验装置...&
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己!.会.Jl‘二J 由于现代科学技术的发展,光电阴极广泛地应用于摄象管、变象管、辐射探测器和光电倍增管等多种器件中。常见的光电阴极材料是碱金属锑化物,目前大多数光电阴极的制作或多或少地带有经验性。笔者在多年的实践中,汇集了一定的制作经验。这些经脸对光电阴极的制作具有一定的实际意义。 通过对碱金属锑化物和高灵敏度多碱光电阴极的研究,进一步认识了这种类型的电光发射材料。尤其是Cs一Sb处理与冷Sb之间的联系与作用。微光电视的核心是微光摄象管,而微光摄象管的眼睛是光电阴极,光电阴极灵敏度的高低对微光摄象管的灵敏度有直接响应。而要研究高灵敏度的光电阴极,就要找出影响光电阴极灵敏度的主要因素。因而采取相应的措施来改善光电阴极制备工艺是非常重要的。本文将谈谈影响光电阴极灵敏度的因素及提高光电阴极灵敏度的方法。 K,sb薄膜与Sb蒸发率 的影响 在高真空中制备多碱光电阴极,首先要严格控制碱蒸汽压和Sb的蒸发速率,这样才能形成K:Sb合适的单...&
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