[发明专利]一种高灵敏度锑碱光电阴极和光电倍增管

说明书

技术领域

本发明设计属于光电探测技术领域，具体为一种可以吸收响应光谱范围内入射光并发射电子的锑碱光电阴极，以及采用该锑碱光电阴极制备的光电倍增管。

背景技术

光电倍增管是用于探测微光信号的光电器件，光电阴极是其光电信号转换部分，通过真空蒸镀附着在光电倍增管玻壳的内表面，在光照情况下产生光电子。由于GaAs光电阴极制作难度大，且不能在曲面衬底上制作，目前光电倍增管大多采用锑碱光电阴极。根据入射光和出射电子方向，光电阴极分为两类：透射式和反射式。

透射式光电阴极的激发电子方向与入射光相同，由于阴极的折射率较高，入射光透过玻壳后在阴极与玻壳界面的存在很高的反射率，约有25%的光能损失，这使光电阴极的量子效率大打折扣。如果能够提高光电阴极的量子效率，可使其应用范围更广，探测效率更高。

常见提高光电阴极量子效率的方法主要有：

1，使用高纯的材料，减小杂质散射复合几率，增大光电子扩散长度；

2，优化阴极厚度，使阴极光吸收与电子输运长度之间取得较好的权衡；

3，优化材料组份及其工艺，减少阴极晶格缺陷，降低电子输运过程散射几率；

4，优化激活工艺，降低表面亲和势；

5，阴极衬底上制作增透层，减少入射光反射损失，增加光吸收。

其中第1-4项受工艺的限制，提高空间很小，而第5项还没有发展成熟，还有很大的挖掘潜力。

在专利CN200710305894、CN201010157693中，对光电阴极的增透层进行了部分研究，不清楚其具体工艺，其量子效率还有进一步提升的空间。

发明内容

本发明提供一种高灵敏度锑碱光电阴极和光电倍增管，主要解决了现有机构入射光损耗率高，灵敏度低的问题。

本发明的具体技术解决方案如下：

该高灵敏度锑碱光电阴极包括光电阴极衬底，所述光电阴极衬底上设置有阴极增透层，阴极增透层上设置有锑碱光电阴极发射层。

上述光电阴极发射层是由锑和碱金属通过真空蒸发制备而成；所述碱金属是钠、钾、铯任一或任意多种以任意比例混合形成。

上述锑碱光电阴极发射层的厚度为20-100nm。

上述阴极增透层折射率位于2.3-2.6之间。

上述光电阴极衬底为石英玻璃或者硼硅玻璃。

一种应用该高灵敏度锑碱光电阴制成的光电倍增管，包括覆盖在真空容器内表面的光电阴极，光电阴极包括光电阴极衬底，所述光电阴极衬底上设置有阴极增透层，阴极增透层上设置有锑碱光电阴极发射层；所述光电阴极覆盖在真空容器的全部或部分内表面上。

上述光电阴极发射层是由锑和碱金属通过真空蒸发制备而成；所述碱金属是钠、钾、铯任一或任意多种以任意比例混合形成。

上述锑碱光电阴极发射层的厚度为20-100nm。

上述阴极增透层折射率位于2.3-2.6之间。

上述光电阴极衬底为石英玻璃或者硼硅玻璃。

该高灵敏度锑碱光电阴极的制备方法包括以下步骤：

1]制作阴极增透层

选择可以透射入射光的衬底，并在该衬底上制作在增透层，增透层折射率位于2.3-2.6之间；

2]制作光电阴极发射层

通过真空蒸镀的方式将碱金属与锑沉积在步骤1制作的增透层上，形成厚度为20-100nm的光电阴极发射层。

上述碱金属是钠、钾、铯任一或任意多种以任意比例混合形成。

上述步骤1中所述的衬底为石英玻璃或者硼硅玻璃。

本发明的优点如下：

该高灵敏度锑碱光电阴极减少入射光损耗率，提高光电阴极吸收率，进而提高光电阴极灵敏度，利用该高灵敏度锑碱光电阴极制作的光电倍增管也相应的提高了性能。

附图说明

图1透射式光电阴极的截面结构示意图；

图2无增透层时，入射光照射在光电阴极上的反射率、透射率、吸收率；

图3有增透层时，入射光照射在光电阴极上的反射率、透射率、吸收率；

图4光电阴极应用案例示意图。

具体实施方式

现有的光电阴极效率提升的主要瓶颈在于，入射光在阴极表面部分发射，部分透射，造成信号损失，这就无法使阴极对入射光充分吸收并转化为光电子。反射损耗是由于阴极衬底与阴极的折射率不匹配，为解决此问题，通过在衬底与阴极之间增加一层薄膜，使薄膜的折射率与衬底、阴极相匹配，达到增透的效果。