[发明专利]真空‑半导体混合型光电探测器

说明书

技术领域

本发明涉及一种光电探测器，尤其涉及一种真空-半导体混合型光电探测器。

背景技术

光电探测具有广泛的应用前景和巨大的战略价值，成为各国大力发展的技术领域。在众多的光电探测器中，混合型光电探测器是20世纪90年代发展起来的一种新型光电探测器，融合了真空光电器件与半导体光电器件的优点，弥补了两者的缺点与不足，广泛应用于高能物理、医疗仪器、生物检测、量子通信、天文观察和激光测距等领域。

混合型光电探测器的整管采用真空光电器件的金属-陶瓷结构，阴极采用真空器件的光电阴极，阳极为半导体探测器。工作时光电阴极上产生的光电子经加速后轰击在半导体材料的表面，产生数千倍的增益，轰击产生的电子-空穴对被半导体探测器的结区收集后实现信号输出。因此，混合型光电探测器兼具了真空器件光敏面积大、灵敏度高、响应速度快、噪声低、增益高和半导体器件动态范围大、功耗低等优点。

目前国内外的混合型器件普遍存在探测面积小、器件结构不通用等问题，绝大部分的混合型器件都未采用电子光学系统或者采用的电子光学系统缩小倍率较低，无法满足大面积范围的探测需求，并且这些器件结构均为定制，无法适用于不同光电阴极、不同半导体探测器类型的需要。

发明内容

发明目的：针对以上问题，本发明提出一种真空-半导体混合型光电探测器。

技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种真空-半导体混合型光电探测器，包括输入光窗、光电阴极、陶瓷环、聚焦装置、半导体探测器、阳极底座和信号输出装置；光电阴极固定在输入光窗上，半导体探测器固定在信号输出装置上，信号输出装置固定在阳极底座上，光电阴极和半导体探测器的中间设置有聚焦装置，输入光窗与聚焦装置之间通过陶瓷环控制距离并实现绝缘，聚焦装置与阳极底座之间通过陶瓷环控制距离并实现绝缘。

聚焦装置包括聚焦电极一、聚焦电极二、聚焦电极三和聚焦极帽；聚焦电极一、聚焦电极二和聚焦电极三采用圆环形结构，聚焦电极一、聚焦电极二和聚焦电极三的内径依次减少，工作时施加的电压依次增大，三个聚焦电极之间通过陶瓷环控制距离并实现绝缘，聚焦极帽固定在聚焦电极三上。聚焦极帽的直径为光电阴极的直径的1/7～1/4。

信号输出装置包括金丝、引针和引针基座；半导体探测器通过金丝连接到引针，半导体探测器接受的信号通过引针和引针基座实现信号输出。

半导体探测器的尺寸小于光电阴极。

有益效果：本发明可实现不同波段的光电探测；采用多电极聚焦结构，中间采用陶瓷绝缘，聚焦效果明显，可以有效地将光电阴极上产生的光电子会聚到尺寸较小的半导体探测器上，极大地提高了混合型光电探测器的有效探测面积；输出形式灵活，并且可对增益进行调节。本发明的光电探测器具有探测光敏面积大、器件结构通用性高、响应光谱灵活、增益高、暗计数低、动态范围大等优点，并且加工简单、装配方便、成本低、可靠性高。

附图说明

图1是本发明所述的真空-半导体混合型光电探测器结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。

如图1所示是本发明所述的真空-半导体混合型光电探测器，包括光电阴极2和作为阳极的半导体探测器9，还包括聚焦装置和信号输出装置。光电阴极2产生的光电子经过聚焦装置聚焦加速后轰击在半导体探测器9上，产生数千倍的增益，产生的电子-空穴对被半导体探测器9收集，然后通过信号输出装置实现信号输出。作为阳极的半导体探测器9比光电阴极2的尺寸小，可以很好的提高光电探测器的有效探测面积，提高轰击增益，使信号强度倍增。该真空-半导体混合型光电探测器的光电阴极2用于实现光电转换，可以响应紫外、可见或红外波段，可以实现对不同波段的光电探测。半导体探测器9可以采用PN结光电二极管、PIN结光电二极管或雪崩光电二极管，输出形式灵活，并且可对增益进行调节。