[发明专利]具有改善的吸收率的半透明的光电阴极

说明书

技术领域

本发明大体上涉及半透明的光电阴极的领域，更具体而言，涉及锑和碱金属类型的、或者氧化银(AgOCs)类型的半透明的光电阴极，其中，该半透明的光电阴极频繁应用在电磁辐射检测器中比如、例如图像增强管和光电倍增管。

背景技术

电磁辐射检测器比如、例如图像增强管和光电倍增管通过将电磁辐射转化为光或者电输出信号使电磁辐射能够被检测到。

电磁辐射检测器通常包括光电阴极，其接收电磁辐射并且响应地发射光电子流；电子倍增器装置，其接收所述光电子流并且响应地发射通常所说的二次电子流；以及输出装置，其接收所述二次电子流并且响应地发射输出信号。

如图1所示，这种光电阴极1通常包括透明的支撑层10以及在所述支撑层10的面12上沉积的光电发射材料的层20。

支撑层10包括通常所说的试图接收入射光子的接收正面11以及相对的背面12。支撑层10对入射光子是透明的，并且因此支撑层10具有接近1的透光率。

光电发射层20具有与支撑层10的背面12相接触的上游面21以及被称为发射面的、相对的下游面22，其中，所产生的光电子从下游面22被发射出去。

因此，光子从接收面11通过支撑层10，并且随后进入光电发射层20。

光子随后在光电发射层20中被吸收并且在其中产生电子-空穴对。所产生的电子移动到光电发射层20的发射面22并且被真空发射。真空实际上产生在检测器中以使得电子的移动不被气体分子的存在所干扰。

光电子随后被引导并且被加速至电子倍增器装置、比如微通道板或一组倍增电极。

被称为量子产率的光电阴极产率传统上是由所发射的光电子的数量和所接收的入射光子的数量的比率来限定的。

光电阴极产率特别地取决于入射光子的波长和光电发射层的厚度。

为了说明的目的，就S25型光电阴极而言，针对500nm波长的量子产率大约是15％。

前面提到的量子产率更精确地取决于光电发射现象的三个主要步骤：入射光子的吸收和电子-空穴对的形成；所产生的电子达至光电发射层的发射面的输送；以及电子的真空发射。

三个步骤中的每一个步骤都有其自己的产率，其中，三个产率的乘积限定了光电阴极的量子产率。

然而，吸收和输送步骤的产率直接取决于光电发射层的厚度。

因此，吸收步骤的产率ε_a是光电发射层的厚度的递增函数。光电发射层越厚，则被吸收的光子的数量与入射光子的数量的比率就越大。未被吸收的光子传输通过光电发射层。

另一方面，到达发射面的电子与所产生的电子的比率的输送阶段的产率ε_t是光电发射层的厚度的递减函数。层的厚度越大，则产率ε_t越低。实际上，行进的距离越大，则产生的电子与空穴重新组合的可能性也越高。

因此，存在一种使吸收率ε_a和输送率ε_t的乘积、也就是量子产率最大化的最佳厚度。

为了说明的目的，就频繁用于图像增强管中的S25型光电阴极而言，由SbNaK或SbNa₂KC制成的光电发射层的最佳厚度通常在50nm至200nm之间。

针对这种光电发射层，图2示出了作为入射光子的波长的函数的吸收率ε_a和入射光子的反射率ε”以及入射光子的传输率ε’通过光电发射层的时间进程。

显示出，针对于大的波长，尤其是接近光电发射阈值的波长，吸收率ε_a显著地减少而传输率ε’增加。

因此，针对处于800μm波长的入射光子，它们仅40％被吸收了而60％被传输通过光电发射层。

为了减少光电发射层的传输率以利于吸收率，从而来增加量子产率，尤其是在大的波长处，解决办法可能是增加所述层的厚度。

因此，针对800μm波长，将上述光电发射层的厚度增加至280nm会产生64％的吸收率而并非40％的吸收率，并且传输率减少至36％。

然而，考虑到产生的电子具有行进至光电发射层的发射面的更远距离并且因此更可能被重新组合，这将导致输送率的显著减少。

所以，由于输送率被恶化了，因此光电发射层的厚度的增加虽然改善了吸收率(尤其是处于大的波长的条件下)，但不会导致量子产率的增加。

发明内容

本发明主要目的是为了提供一种用于光子检测器的半透明的光电阴极，其包括具有高的入射光子吸收率以及保留的电子输送率的光电发射层。