[发明专利]一种光电阴极及其应用

说明书

本发明涉及光电阴极技术领域，尤其涉及一种光电阴极及其应用。本发明提供的光电阴极，包括依次层叠设置的光电发射材料层、内表面增透膜、光入射窗和外表面增透膜；所述内表面增透膜包括层叠设置的高折射率材料层和低折射率材料层；所述内表面增透膜的层数≥2；所述高折射率材料层的折射率与所述低折射率材料层的折射率之间的差值≥0.2；所述光电发射材料层的光电发射材料中包括Sb元素和/或Te元素。本发明所述光电阴极在宽波段或特定波段具有较高的增透效果。

技术领域

本发明涉及光电阴极技术领域，尤其涉及一种光电阴极及其应用。

背景技术

含Sb或含Te光电阴极的响应波段包括紫外至近红外波段，在真空条件下通过将光电发射材料直接沉积在衬底上，就形成了含Sb或含Te的光电阴极，具有工艺简单，制作成本低，工作寿命长，响应时间段，适于多种特殊环境等优点，具有其它阴极不可替代的优势，在高能物理，超快成像，微光夜视，微光探测和光子计数等领域具有广泛应用，根据光入射的方向，光电阴极分为透射式和反射式两种。

对于透射式光电阴极来说，其电子发射方向与光入射方向一致，信号光首先透过衬底层(即透射式光电阴极的光入射窗)；然后，在空气/光入射窗界面、光入射窗/阴极材料界面反射后，透过的信号光在光电发射材料层被吸收并产生光电子，最后光电子以一定几率向真空发射。其中由于含Sb阴极和含Te光电阴极具有高折射率，因此，对于含Sb阴极和含Te透射式阴极来说，在入射窗/阴极材料界面的光反射率损失就达到约10～30％，致使阴极的量子效率不能进一步提高，从而使其应用受到了限制。

为提高量子效率，常用的途径之一是在光入射窗与光电发射材料之间增加增透膜(有的称为减反膜)，通过用增透膜提高来信号光的增透效果，它主要通过增透膜降低光反射率来实现的。当光反射减小时，根据能量守恒，透过增透膜并到达光电发射材料的光能量增加，从而提高了阴极的光吸收率和量子效率。美国专利US325425A1和申请号为CN201911020021.9的中国专利公开的光电阴极增透膜，能够实现针对特定波长进行增透，需要满足特殊条件：1.增透膜厚度等于的奇数倍，其中，n是增透膜的折射率，λ是所增透的真空波长；2.增透条件只有增透膜的折射率接近n时才能实现特定波长附近的良好增透，其中，n₁，n₂分别是光入射窗和光电阴极材料的折射率。但是，它们仅能满足特定波长及附近波段的增透，不能实现更宽波段的进一步增透，尤其使得如多碱阴极等宽波段响应增强受到限制；同时，由于n₁，n₂是一定的，所以能够满足增透条件的增透膜材料受到极大限制。申请号为CN200710305894和CN201010157693的中国专利所用的增透膜是分别以BeO和La₂O₃为主的高折射率混晶材料组成的多层膜，大大地提升了阴极的量子效率；但两种增透膜材料的折射率均较高，响应波段的增透宽度较小，因此，增透材料的选择及增透波段的宽度均受到限制，整个响应波段的吸收率和量子效率仍有提升空间。以上所述专利均利用高折射率材料的增透膜实现信号光的增透效果，但未有低折射率材料的参与，因此增透效果及增透波段的宽度受到限制，不能进一步提高阴极的总体响应性能。

因此，如何提高光电阴极在宽波段的增透效果是需要人们进一步解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光电阴极及其应用，所述光电阴极在宽波段或特定波段具有较高的增透效果。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种光电阴极，包括依次层叠设置的光电发射材料层、内表面增透膜、光入射窗和外表面增透膜；

所述内表面增透膜包括层叠设置的高折射率材料层和低折射率材料层；

所述内表面增透膜的层数≥2；

所述高折射率材料层的折射率与所述低折射率材料层的折射率之间的差值≥0.2；