[发明专利]透射式X射线光电阴极

说明书

技术领域

本发明涉及光电阴极领域，具体涉及一种在100eV-5000eV能量范围内各能点处具有相同能量响应强度的透射式X射线光电阴极。

背景技术

采用透射式X射线光电阴极的探测器（如条纹相机）具有高时空分辨力和结构简单的优点，是对未知X射线辐射源进行高时空分辨测量的理想工具。近年来，随着科学研究的进展，越来越需要对未知X射线辐射源进行高时空分辨定量化测量。特别是在激光惯性约束聚变研究中，激光与黑腔相互作用产生的高温高密度等离子体会辐射出大量能量在100eV-5000eV范围内的X射线，为获取激光腔靶间的耦合效率、等离子体密度温度以及其辐射强度空间分布等诸多信息，需要对黑腔X射线辐射源强度进行高时空分辨的定量化测量。但现有的各种公知公用的透射式X射线光电阴极无论是金、铝等金属阴极还是碘化铯、碘化钾等非金属阴极在100eV-5000eV能量范围内都存在极其复杂的能量响应[B. L. Henke, A. Smith, D. T. Attwood. J. App. Phys. 48 1852 (1977).]，即对于不同能量的入射光，经阴极光电转换后得到的信号强度是不一样的，这会导致无法建立起探测器记录的信号强度与实际物理量强度之间的关系，从而无法根据探测器记录的信号强度及其分布信息反推出实际物理量的信息，使得各种具有高时空分辨力的探测器无法用于对未知X射线辐射源强度的定量化测量。

发明内容

本发明的目的就是为了克服各种公知公用的透射式X射线光电阴极存在的缺陷而提供一种在100eV-5000eV能量范围内各能点处具有相同能量响应强度的透射式X射线光电阴极。

本发明的透射式X射线光电阴极，其结构特征为：包括光阴极基底，所述光电阴极基底上设置有阴极连接层，阴极连接层上设置有光电阴极发射体层；所述光电阴极基底层与连接层中心位置都为中空结构，X射线由中空位置入射，直接与所述发射体层发生作用而发射电子；所述光电阴极发射体层包括金层Ⅰ和金层Ⅱ；所述金层Ⅰ设置于所述阴极连接层之上，厚度为40-60nm；所述金层Ⅱ设置于所述金层Ⅰ上，厚度为360-400nm；所述金层Ⅱ上均匀分布有大量的微孔；所述微孔所占金层Ⅱ的面积比为1/8-1/6。

所述的光阴极基底为干净的硅片。

所述的阴极连接层为聚酰亚胺薄膜。

本发明的有益效果是：与常规透射式X射线光电阴极相比，本发明透射式光电阴极在100eV-5000eV能量范围内各能点处的能量响应强度相同，将这种阴极应用到诸如条纹相机这些采用透射式阴极的高时空分辨X射线探测器上，可使探测器能够用于对各种未知X射线辐射源强度进行高时空分辨定量化测量。

附图说明

图1是本发明阴极的剖面结构图；

图2为常规金阴极的能量响应曲线；

图3为实施例1中阴极的能量响应曲线；

图4为实施例2中阴极的能量响应曲线；

图5为实施例3中阴极的能量响应曲线；

图6为实施例4中阴极的能量响应曲线；

图7为实施例5中阴极的能量响应曲线；

图8为实施例6中阴极的能量响应曲线；

图9为实施例7中阴极的能量响应曲线；

图10为实施例8中阴极的能量响应曲线；

图中：1.基底层    2.连接层     3.金层Ⅰ     4.金层Ⅱ     5.微孔。

具体实施方式

从图1可看出，本发明的透射式X射线光电阴极包括基底层1、连接层2和发射体层，而发射体层由金层Ⅰ3和金层Ⅱ4构成。金层Ⅱ4上具有均匀分布的大量微孔5。基底层1起支撑发射体层的作用，连接层2起连接粘和金层Ⅰ3与基底层1的作用。基底层1与连接层2都为中心中空结构，X射线由中空位置入射，直接与发射体层相互作用而发射电子。X射线照射发射体时，厚金层4除了对入射的X射线具有光电转换作用外，同时还利用微孔5可实现对入射X射线进行权重分配的功能，微孔5的所占面积比会影响阴极发射体能量响应强度曲线的结构，但其尺寸和形状均对响应无影响。微孔5的均匀分布可保证阴极发射体响应的均匀性。两金层对入射X射线的总体响应使得发射体在100eV-5000eV能量范围内各能点具有相同的能量响应强度。

经过研究发现：金层Ⅰ3的厚度为40-60nm，金层Ⅱ4的厚度为360-400nm，金层Ⅱ上微孔5所占的面积比为1/8-1/6时，在透射模式下，阴极在100eV-5000eV能量范围内，各能点响应的强度基本一致，并且具有较强的响应强度。