СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФОТОКАТОДА Российский патент 2015 года по МПК H01J21/00 

Изобретение относится к способам изготовления фотокатодов, предназначенных для работы при низком уровне освещенности. Данные фотокатоды используются для фотоэлектронных приборов, применяемых в исследовательских целях, в промышленности, для специальных назначений и пр.

Известны патенты GB №3006786 от 31.10.1961 «Фотоэмиссионные поверхности» (патентообладатель EMI Ltd., (GB)), и US №4196257 от 01.04.1980 «Бищелочной фотокатод на основе теллура» (пат. RCA Corp., N.Y.), в которых описан способ создания фотокатода, заключающийся в нанесении теллура, который затем обрабатывают парами щелочных металлов, таким образом, происходит очувствление фотокатода. При этом используют как минимум два различных щелочных металла для повышения квантового выхода фотокатода. Недостаток данных технических решений заключается в том, что чувствительность данных фотокатодов имеет предел, не достаточный для современного уровня техники.

Известно а.с. на изобретение №424255 (Кокина Н.Г. и др. от 29.09.72) «Способ изготовления фотокатода для ультрафиолетовой области спектра». Способ заключается в нанесении на стеклянную подложку слоев чистых нещелочных металлов с последующей активацией щелочным металлом, а затем напылением нещелочного металла, используемого для создания фотокатода, с целью уменьшения чувствительности в видимой области спектра. Данное техническое решение принято за прототип. Недостаток данного технического решения заключается в том, что при напылении слоя нещелочного металла чувствительность фотокатода в других областях спектра также снижается.

Задача данного изобретения заключается в создании фотокатода, предназначенного для работы при низком уровне освещенности. Технический результат заключается в повышении квантового выхода, и, соответственно, чувствительности фотокатода.

Это достигается за счет того, что способ создания фотокатода, заключающийся в том, что на подложку наносят слой нещелочного металла, очувствляют его как минимум одним щелочным металлом, отличается тем, что после этого с целью увеличения квантового выхода напыляют и очувствляют не менее 20 слоев нещелочного металла до прекращения роста максимума фототока при очувствлении. Дополнительно, в процессе напыления и очувствления слоев постепенно уменьшают температуру со средней скоростью 1-2ºС на слой. Дополнительно, при прекращении роста максимума фототока при очувствлении напыляют и очувствляют еще один слой нещелочного металла с целью обеспечить стабилизацию фототока на заданном уровне. При этом, для изготовления фотокатода, предназначенного для ультрафиолетовой области спектра, в качестве нещелочного металла используют теллур, а в качестве щелочного металла используют цезий или рубидий.

Способ заключается в следующем. На внутреннюю поверхность светопрозрачного входного окна вакуумным испарением наносят металлическую подложку из хрома или молибдена до потери прозрачности на 8-10%. Затем на получившуюся подложку напыляют слой нещелочного металла, например, теллура (Те), в интервале 10-30% потери прозрачности в видимом свете. Далее производят нагревание слоя нещелочного металла до определенной температуры, например, для Те температура составляет Т=140±5ºС. Затем слой нещелочного металла очувствляют как минимум одним щелочным металлом, например, цезием (Cs), при этом контролируют рост фототока с очувствляемого слоя. В другом варианте слой нещелочного металла (Те) очувствляют двумя щелочными металлами, например цезием (Cs) и рубидием (Rb), или цезием (Cs) и калием (К).

После достижении максимума фототока напыляют следующий слой нещелочного металла (Те). Процесс напыления Те прекращают при снижении фототока на 5-10% от предыдущего максимума. Очувствление (активировку) слоя продолжают до достижения следующего максимума фототока. Циклы послойного напыления и очувствления нещелочного металла повторяют многократно до достижения условия, что максимум фототока последующего слоя при очувствлении не превосходит максимума фототока предыдущего слоя при очувствлении. При этом постепенно уменьшают температуру со средней скоростью 1-2ºС на слой. Дополнительно, чтобы обеспечить стабилизацию фототока на заданном уровне, напыляют и очувствляют еще один слой нещелочного металла, т.е. условие на максимум фототока выполняют два цикла подряд. В процессе активировки производится постепенное уменьшение температуры процесса до Т=110±5ºС.

Из экспериментальных данных получено, что для достижения квантового выхода в 20% и более необходимо не менее 20 циклов напыления и очувствления слоев. Благодаря этому, достигается увеличение квантового выхода, и, следовательно, чувствительности фотокатода.

Использование: для изготовления фотокатодов, предназначенных для работы при низком уровне освещенности. Сущность изобретения заключается в том, что на подложку наносят слой нещелочного металла, очувствляют его как минимум одним щелочным металлом, после этого, с целью увеличения квантового выхода, последовательно напыляют и очувствляют не менее 20 слоев нещелочного металла до прекращения роста максимума фототока при очувствлении. Технический результат: обеспечение возможности повышения квантового выхода и чувствительности фотокатода. 6 з.п. ф-лы.

1. Способ изготовления фотокатода, заключающийся в том, что на подложку наносят слой нещелочного металла, очувствляют его как минимум одним щелочным металлом, отличается тем, что после этого с целью увеличения квантового выхода последовательно напыляют и очувствляют не менее 20 слоев нещелочного металла до прекращения роста максимума фототока при очувствлении.

2. Способ изготовления фотокатода по п. 1 отличается тем, что в процессе напыления и очувствления слоев постепенно уменьшают температуру со средней скоростью 1-2°C на слой.

3. Способ изготовления фотокатода по п. 1 отличается тем, что при прекращении роста максимума фототока при очувствлении напыляют и очувствляют еще один слой нещелочного металла с целью обеспечить стабилизацию фототока на заданном уровне.

4. Способ изготовления фотокатода по п. 1 отличается тем, что в качестве нещелочного металла используют теллур.

5. Способ изготовления фотокатода по п. 4 отличается тем, что используют один из следующих щелочных металлов: цезий или рубидий.

6. Способ изготовления фотокатода по п. 1 отличается тем, что при очувствлении используют два щелочных металла.

7. Способ изготовления фотокатода по п. 6 отличается тем, что в качестве пары щелочных металлов используют цезий и рубидий или цезий и калий.