[发明专利]低热发射的光电阴极、光电倍增管及其制备方法

权利要求书

1.一种低热发射的光电阴极，其特征在于，包括在玻璃容器基底内表面依次形成的基底层、体内层以及表面层，所述表面层位于最外侧，其中：

所述体内层包括双碱阴极K₂CsSb；

所述表面层包括Cs₂Te层。

2.根据权利要求1所述的低热发射的光电阴极，其特征在于，所述基底层为Al₂O₃增透膜。

3.根据权利要求1所述的低热发射的光电阴极，其特征在于，所述基底层、体内层以及表面层通过蒸镀方式在所述玻璃容器基底内表面依次成膜。

4.一种包括权利要求1-3中任意一项所述的低热发射的光电阴极的光电倍增管。

5.根据权利要求4所述的光电倍增管 ，其特征在于，所述光电倍增管的暗电流低于33.8KHZ。

6.一种低热发射的光电阴极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、在玻璃容器基底内表面蒸镀Al₂O₃基底层；

步骤2、在Al₂O₃基底层上蒸镀K₂CsSb双碱阴极以及Cs₂Te表面层。

7.根据权利要求6所述的低热发射的光电阴极的制备方法，其特征在于，所述步骤2包括以下过程：

利用加热的方式对玻璃容器基底以及基底层进行高温除气，除气温度大于300℃；

通过热蒸发的方式蒸镀底钾层；

通过增加锑源电流的方式使锑源蒸发到底钾层上形成锑膜；

通过增加电流的方式加热钾源，使其与生成的锑膜反应，生成K₃Sb结构；

通过增加电流的方式使碲源蒸发到K₃Sb层上，形成碲膜；

通过增加电流的方式加热铯源，使其与生成的K₃Sb反应生成K₂CsSb双碱阴极，以及与形成的碲膜反应生成Cs₂Te表面层，如此制得低热发射的光电阴极；

其中，在蒸镀过程中，采用光电流和反射率监控的方式控制膜层蒸镀。

8.根据权利要求7所述的低热发射的光电阴极的制备方法，其特征在于，所述步骤2的高温除气处理过程中，以2℃/min的速度均匀增加加热温度以达到预设的烘烤除气温度，预设的烘烤除气温度大于300℃；在达到烘烤除气温度后进行保温处理，保温时间大于3小时。

9.根据权利要求7所述的低热发射的光电阴极的制备方法，其特征在于，在高温除气后，当温度降至200℃以下时，调节钾源、铯源、锑球和碲球的电流分布为3.5A、2.0A、0.5A、0.2A，然后按0.2A/min的速率增加钾源的电流直到5.5A，进行除气处理；当钾电流达到5.5A时，光电流监测系统的光电流曲线开始上升；

然后，然后按照0.2A/10min的速率增加钾电流，制作钾层，直到光电流达到峰值并保持恒定时，玻璃容器内的钾含量趋于饱和，钾层蒸镀过程结束；其中在钾蒸镀过程中反射率监控系统中监控的反射率曲线保持不变。

10.根据权利要求9所述的低热发射的光电阴极的制备方法，其特征在于，在钾层蒸镀过程结束后，保持钾蒸发电流不变，并按照0.2A/min的速率增加锑球电流至反射率开始下降，此时锑球电流为1.7A，维持此时的锑球电流不变3min；再增加锑球电流0.5A，再维持此时电流5min不变，其中反射率一直在下降；然后，再增加锑球电流0.3A，维持此时的锑源电流，直至反射率开始变大，然后再维持此时的蒸镀电流10min，然后关闭锑源电流，锑薄膜蒸镀结束。

11.根据权利要求10所述的低热发射的光电阴极的制备方法，其特征在于，在锑薄膜蒸镀结束后，以0.2A/10min的速率增加钾电流，使生成的钾与蒸镀的锑薄膜反应，直至两者充分反应，形成K₃Sb；

然后，关闭钾的蒸发电流，并按照0.2A/min的速率增加碲球电流至光电流开始下降，此时碲球的电流为1A，在光电流下降到开始光电流的70％～90％时，关闭碲蒸发电流，碲膜制作完毕；

碲膜制作完毕后，进行铯源的蒸镀，初始电流为4.5A，按照0.1A/min增加到7A，光电流持续上升，经过1小时后，反射率上升到初始值的 1.8倍，使铯原子与碲膜反应生成Cs₂Te表面层，与K₃Sb内部的钾原子置换形成K₂CsSb双碱阴极；

至此，结束光电阴极的制备过程。