ФОТОКАТОДНЫЙ УЗЕЛ ФОТОЭЛЕКТРОННОГО ПРИБОРА Советский патент 1995 года по МПК H01J29/38 H01J31/50 

Изобретение касается электровакуумного приспособления, в частности конструкции фотоэлектронных приборов (ФЭП), например электронно-оптических преобразователей (ЭОП).

Целью изобретения является повышение отношения сигнал/шум ФЭП на основе Ag-O-C₃ фотокатода за счет снижения автоэмиссии.

На чертеже схематически изображен ЭОП с предложенным фотокатодным узлом.

Фотокатодный узел ЭОП содержит подложку 1 (волоконно-оптическая пластина ВОП), прозрачный проводящий слой 2 (электрод для снижения энергетического поверхностного барьера), вывод 3 электрода 2, слой 4 диэлектрика толщиной 100 нм, фотокатод 5, анод 6 ФЭП.

Узел работает следующим образом.

Световой поток, падающий на ВОП 1, проходит через нее и через прозрачный проводящий электрод 2, выполненный, например, из Ag₂O, напыленного на вогнутую поверхность ВОП, и через слой 4 диэлектрика, например SiO₂, на фотокатод 5 (фотокатод заземлен). Диэлектрик SiO₂ прозрачен в области чувствительности фотокатода. На вывод прозрачного электрода 3 подается отрицательное напряжение (порядка 70 В) относительно земли.

Известно, что полупроводники р-типа являются более эффективными фотокатодами (обладают большей чувствительностью и большей длинноволновой границей), чем полупроводники n-типа. Это объясняется тем, что работа выхода определяется поверхностными электронными состояниями независимо от типа полупроводника. В полупроводниках n-типа электроны переходят с донорных уровней на свободные поверхностные уровни и образуют у поверхности отрицательный пространственный заряд, который тормозит фотоэлектроны, движущиеся к поверхности, и препятствует выходу электронов в вакуум. Противоположно этому в полупроводниках р-типа электроны с более высоких поверхностных уровней переходят на акцепторные уровни полупроводника, и у поверхности образуется положительный пространственный заряд, который способствует выходу фотоэлектронов из полупроводника в вакуум. В зонной теории полупроводников в таком случае говорят о благоприятном изгибе зон у поверхности.

При приложении к фотокатоду 5 электрического поля, параллельного оптической оси ЭОП, которое аналогично положительному заряду на поверхности фотокатода, создается благоприятный изгиб зон, способствующий выходу электронов в вакуум. Необходимо, чтобы к поверхности фотокатода 5, граничащей с вакуумом, прикладывался положительный потенциал относительно поверхности, обращенной к регистрируемому световому потоку (фотокатод работает на просвет). Например, при заземленном фотокатоде и ускоряющем напряжение ≈ 10 кВ на аноде на прозрачный электрод подается напряжение порядка 70 В.

Поскольку в этом случае электрическое поле сосредоточено внутри слоя фотокатода, микронеоднородности последнего не будут приводить к усилению автоэлектронной эмиссии. Приложение электрического поля указанной полярности будет способствовать увеличению чувствительности фотокатода к термоэлектронной эмиссии. Термоэмиссию можно легко подавить, охладив прибор.

Таким образом, наличие внутреннего поля в фотокатоде будет способствовать при увеличении чувствительности фотокатода увеличению отношения сигнал/шум ФЭП.

При проведенных испытаниях на экспериментальных ФЭП было получено увеличение отношения сигнал/шум в 1,8-2,5 раза (при подаче напряжения на прозрачный электрод 70 В относительно земли). Увеличение толщины диэлектрического слоя 4 приводит к необходимости приложения слишком больших потенциалов к проводящей прозрачной пленке, что может привести к нежелательным пробоям и нестабильностям фотокатода, а также затрудняет регулировку напряжения.

Изобретение касается фотоэлектронных приборов (ФЭП) с Ag-O-C₃ фотокатодом. Целью изобретения является повышение отношения сигнал/шум. Фотокатодный узел ФЭП содержит расположенный на подложке 1 из волоконно-оптической пластины электрод для снижения энергетического поверхностного барьера в виде прозрачного проводящего слоя 2, отделенного от фотокатода 5 слоем 4 диэлектрика толщиной 100 мм. Предложенный слой позволяет снизить отношение сигнал/шум в 1,8-2,5 раза. 1 ил.

ФОТОКАТОДНЫЙ УЗЕЛ ФОТОЭЛЕКТРОННОГО ПРИБОРА, содержащий подложку, фотокатод и электрод для снижения поверхностного энергетического барьера фотокатода, отличающийся тем, что, с целью повышения отношения сигнал/шум за счет снижения автоэмисси, электрод для снижения поверхностного энергетического барьера фотокатода выполнен в виде прозрачного проводящего слоя, расположенного на подложке и отделенного от фотокатода слоем диэлектрика толщиной 100 Н.