[发明专利]光电倍增器及其制作方法

说明书

一种光电倍增器(200)，其包括：电子喷射器(202)；检测器(209)；衬底(203)；以及在所述衬底(203)中的第一电极(210)；在所述衬底(203)中的第二电极(220)；在所述衬底(203)中的第三电极(230)；其中，所述第一电极、所述第二电极和所述第三电极(210,220,230)中的每个电极包括与所述衬底(203)的法线方向成角度的平坦或弯曲的表面；其中，所述第一电极、所述第二电极和所述第三电极(210,220,230)中的每个电极包括第一端(210A,220A,230A)和第二端(210B,220B,230B)，所述第一端(210A,220A,230A)比所述第二端更接近所述电子喷射器(202)；其中，所述第一电极、所述第二电极和所述第三电极(210,220,230)中的每个电极在空间上布置成使得所述第一电极、第二电极和第三电极(210,220,230)的第二端(210B,220B,230B)在同一平面(216)上，或者使得所述第一电极和第三电极(210,230)的第二端(210B，230B)所在的平面(216)与所述第二电极(220)相交。

【技术领域】

本公开文涉及光电倍增器。

【背景技术】

光电倍增器是能够使入射光产生的光电子多次倍增的设备。由此，光电倍增器甚至可以在入射光很弱的情况下检测到入射光。光电倍增器在核和粒子物理学、天文学、医学诊断(包括验血)、医学成像、电影胶片扫描、雷达干扰和高端图像扫描器中具有重要应用。

图1示意性地示出了常规的光电倍增管(PMT)100，该光电倍增管包括外壳101，该外壳包含光电阴极102、数个倍增极104和电子集电极110。由于光电效应，进入PMT 100且入射在光电阴极102上的光致使光电阴极102发射光电子。光电阴极102发射的光电子可称为一次电子。一次电子撞击接续的倍增极104，从而通过二次发射导致电子倍增。由倍增极104发射的电子可称为二次电子。平均来看，从每个倍增极104发射的电子数量大于撞击该倍增极104的电子数量。从最后一个倍增极发射的二次电子被集电极110收集并且用于检测入射光。尽管被广泛使用，PMT 100的尺寸很大、笨重、易碎、昂贵且难以生产。

【发明内容】

本文公开了光电倍增器，包括：电子喷射器，其配置成回应于到电子喷射器上的入射光来发射一次电子；检测器，其配置成收集电子并且提供代表入射光的输出信号；衬底；以及在衬底中并且在电子喷射器与检测器之间的第一电极，该第一电极配置成回应于电子撞击第一电极而发射二次电子；在衬底中并且在第一电极与检测器之间的第二电极，该第二电极配置成回应于电子撞击第二电极而发射二次电子；在衬底中并且在第二电极与检测器之间的第三电极，该第三电极配置成回应于电子撞击第三电极而发射二次电子；其中第一电极、第二电极和第三电极中的每个电极包括与衬底的法线方向成角度的平坦或弯曲的表面；其中第一电极、第二电极和第三电极中的每个电极包括第一端和第二端，该第一端比第二端更接近电子喷射器；其中第一电极、第二电极和第三电极中的每个电极在空间上布置成使得第一电极的第二端、第二电极的第二端和第三电极的第二端在同一平面上，或者使得第一电极的第二端和第三电极的第二端所在的平面与第二电极相交。

根据实施例，光电倍增器进一步包括透明电极，该透明电极配置成在电子喷射器与检测器之间建立电场。

根据实施例，第一电极、第二电极和第三电极中的每个电极包括MgO、碱锑化物、碱卤化物、BeO、GaP、GaAsP、PbO或Cs₂O。不在该清单中的其他材料可仍适用于这些电极。

根据实施例，检测器包括一个或多个电极以及电连接到该一个或多个电极的放大器。

根据实施例，衬底包括半导体或绝缘体。

根据实施例，角度在30度与60度之间。

根据实施例，电子喷射器包括双碱、多碱、Ag-O-Cs、Sb-Cs、InGaAs、GaAs、Cs-Te或Cs-I。不在该清单中的其他材料可仍适用于该电子喷射器。