超二代像增强器多碱阴极光电发射特性研究

通过测量超二代像增强器多碱阴极的光谱反射率和透射率,根据能量守恒定律计算得到了多碱阴极的光谱吸收率.结果表明,只有当光子的能量大于1.333 eV以后,多碱阴极的吸收率才开始快速增大.这说明多碱阴极的光谱吸收存在一个1.333 eV的长波吸收限,入射光的光子能量如果小于该吸收限,多碱阴极将不吸收.在多碱阴极的表面电子亲合势进一步降低的情况下,多碱阴极光电发射的长波理论阈值由长波吸收限所决定.多碱阴极在吸收光子之后的电子跃迁过程中,跃迁电子的能量增加小于所吸收入射光子的能量,即存在一个"能量损失".光子的能量越高,所激发的跃迁电子所处的能级越高,能量损失越大.同时光子的能量越高,跃迁电子所处的能级越高,电子跃迁的几率越低.多碱阴极的量子效率由吸收率、跃迁几率和跃迁能级、扩散过程中的能量损失等因素共同决定,因此多碱阴极的量子效率存在长波阈的同时也存在短波阈.多碱阴极的量子效率在2.11 eV达到最大值之后,随着光子能量的增加而单调减小,在3.6 eV时,量子效率减小到零.多碱阴极在3.6 eV时的吸收系数仍然很高,但由于电子跃迁的几率低,同时电子扩散过程中的能量损失大,导致尽管多碱阴极对短波具有较高的吸收系数,但量子效率仍然较低.因此对多碱阴极所吸收的光子能量中,转换成为光电导、晶格热振动等其他非光电发射形式能量的比例而言,短波较长波高,对光电发射的贡献率而言,短波较长波低.     

使用曲面微通道板和感应电荷位置灵敏阳极的软X射线-极紫外光子计数成像探测器研究

本项目对我国空间探测的极紫外(EUV)波段大视场相机所需求的球面光子计数成像探测器的关键技术进行了研究。首先,建立了光阴极材料次级电子产出模型,利用该模型计算了软X射线-EUV波段常用的光电阴极材料—碱卤化物的次级电子产出,分析了微通道板(MCP)的次级电子产出。建立了测量MCP量子探测效率的装置,并推导出MCP量子探测效率的计算公式,测量了MCP在软X射线-EUV波段的量子效率以及MCP量子效率随掠入射角的变化。其次,建立了球面实芯微通道板的制备装置,利用高温热成型方法制备出曲率半径为150 mm球面MCP,利用光刻技术制备出有效直径为48 mm的楔条形感应电荷位置灵敏阳极,在此基础上集成了一套使用球面MCP和感应电荷位置灵敏阳极的两维光子计数成像探测器。再次,研制出包括快速前端模拟电路与后续数字电路的成像读出电路,编制了能矫正图像畸变的图像实时采集和处理软件。最后,建立了MCP探测器空间分辨率、图像线性的检测装置,对研制出的探测器性能进行了检测,检测结果表明:探测器的各项技术指标完全满足要求。     

指数掺杂GaAs阴极光子增强热电子发射型太阳能转换器转化效率理论计算(英文)

光子增强热电子发射型太阳能转换器是一种理论效率极高的新型太阳能利用技术.提出利用指数掺杂GaAs材料作为光子增强热电子发射型太阳能转换器阴极,基于能量守恒及电子扩散漂移发射模型,理论计算了指数掺杂GaAs阴极光子增强热电子发射型太阳能转化器的转化效率.结果表明:指数掺杂GaAs可以显著提高光子增强热电子发射效率;指数掺杂GaAs光子增强热电子太阳能转化器转化效率随聚光倍数的增加和阴极表面电子复合速率减小而单调上升;当太阳基数大于200、阴极表面复合小于104 cm/s时,指数掺杂GaAs阴极光子增强热电子发射型太阳能转换器效率可达30%.     

CsI光阴极在10-100 keV X射线能区的响应灵敏度计算

为了满足10-100 keV高能X射线光电探测器研究的需要,对CsI光阴极在该能量范围的响应灵敏度进行了研究.基于高能量X射线光子与材料相互作用的物理过程,分析了康普顿散射等效应对CsI响应灵敏度的影响.推导了CsI的响应灵敏度与二次电子平均逃逸深度和光阴极厚度的关系式和二次电子平均逃逸深度与入射光子能量的关系式,计算了CsI在10-100 keV范围内的响应灵敏度,计算结果与实验测试数据相符,验证了分析与推导的可靠性.根据计算可以获得不同入射X射线能量下CsI光阴极的最佳厚度,从而为高能X射线光电探测器的设计优化提供了理论参考.     

多晶磷化镓次级发射体──GaP:Cs

一、引 言在无油超高真空中,用钯激活P型重掺杂的磷化镓(GaP)晶体,形成的负电子亲和势发射体GaP:Cs是一种优良的次级电子发射体它的次级电子发射系数高,而且随一次电子能量的增加而上升.当一次电子能量为600eV时,多晶CaP:Cs的次级电子发射系数已达30,国外报道是20—50.普通合金     

X射线象增强器的原理、性能和评价(续) 第二部分:X射线光阴极及微通道电子倍增器

三、X 射线光阴极1.X 射线光阴极一般原理由 x 射线光电子物理学可知:当 x 射线光子与阴极材料中的原子相互作用时,一般会产生如下非弹性碰撞过程:(1)一次电子发射;(2)二次电子发射;(3)俄歇电子发射;(4)特征(线状)谱和连续谱 X 射线发射;(5)长波(紫外、可见光和红外)辐射;(6)电子/空穴对产生;(7)晶格振动     

一种新型硬X射线光电阴极

分析了X射线光电效应的特点,讨论了俄歇电子和二次电子的产生机理.在原有的对软X射线具有较高光电发射量子效率的基础上,我们通过改变材料的配比,研究并优化了一种理想的复合光阴极,它对能量在30→50KeV的硬X射线的量子效率最高可达到1.5电子/光子.     

深紫外激光光发射与热发射电子显微镜在热扩散阴极研究中的应用

对热扩散阴极表面微区发射状态进行原位观察和分析一直是热阴极研究的重要课题.本文着重介绍深紫外激光光发射电子/热发射电子显微镜的基本原理及其在热扩散阴极研究中的典型实例.系统配备了高温激活所用的加热装置,样品可被加热至1400℃.系统具有光发射电子、阴极热发射电子、光发射电子和阴极热发射电子联合三种电子成像模式.应用表明,对于热扩散阴极而言,深紫外激光光发射电子像适于呈现阴极表面的微观结构形貌;热发射电子像适于反映阴极表面的本征热电子发射及均匀性;光电子和热电子联合成像适于对阴极表面的有效发射点做出精确定位.     

用于高速摄影变象管的软X射线光电阴极

光阴极由衬底(包括介质阴极的导电基底)和光电发射膜构成。采用了聚丙烯、Formvar和Paylene三种有机薄膜作阴极衬底。建立了这些薄膜的制备技术。用一台自制的软X射线单色仪在277—7469ev光子能量范围内测量了这些薄膜的透过率。 研究了CsI、CsBr、Au和MgF₂四种光电阴极的光电发射特性和光电发射与阴极厚度的关系,找出了最佳阴极厚度。用软X射线单色仪在277—7469ev光子能量范围内测量了最佳厚度阴极的绝对量子效率,四种阴极最大值分别为4.50、2.90、0.25和0.12。我们还在同一阴极衬底上分区制备了四种阴极,在变象管荧光屏上比较其亮度,结果和测量的一致。 用LAB5型表面分析仪对CsI和Au阴极的光电子初能量分布作了测量,CsI阴极光电子初能量分布半高宽远小于Au。因此CsI是适用于高速摄影变象管比较理想的软X射线光电阴极。     

同步辐射在光电子谱方面的应用

光电子谱实验的实质是将一单色光入射到样品上同时测量光发射电子的能量分布,由此获得样品内芯能级和价电子能量的信息.研究原子、分子、固体和表面的光电子谱已经是较为成熟的一种实验技术,光子能量小于40eV时,称为紫外光电子谱;光子能量大于1keV时,称为X射线光电子谱.同步辐射发现后,由于它的连续谱性质(能量由几个eV到几keV),上述区分已不再十分清楚.本文主要介绍同步辐射用于光电子谱以后,在研究固体及其表面方面所取得的进展. 同步辐射由于具有波长可变、高度偏振和高强度等优点,使传统的光电子谱技术增加了许多新的功能.在数据采集…     

极紫外波段微通道板光电子产出理论分析与实验测量

基于微通道板的光子计数探测器在天文方面得到广泛的应用。该文针对微通道板在极紫外波段的光电子产出进行深入研究,给出了材料光电子产出的理论模型,利用导出的光电子产出公式分析了影响微通道板电极和铅玻璃两种材料光电子产出的因素。理论分析结果表明:材料厚度大于20nm及入射角大于掠入射的临界角是获得较高光电子产出的最佳条件,除去几个特殊波长,两种材料的光电子产出在极紫外波段随波长的增加而减小。利用激光等离子光源量子效率测量装置测量了微通道板光电子产出的波长响应特性,实验结果与理论计算结果基本一致。     

用积分法推导NEA光电阴极的量子产额

以“三步发射模型”为基础, 采用积分的方法推导出反射式和透射式负电子亲和势（ Ｎ Ｅ Ａ）光电阴极的量子产额表达式, 其中反射式阴极的表达式和传统的求解扩散方程得出的表达式完全相同, 而根据透射式阴极的表达式绘出的量子产额理论曲线, 和求解扩散方程绘出的曲线基本重合, 与实验曲线也符合得很好。     

金刚石薄膜对电子束流强放大特性的数值模拟

为充分了解用于金刚石放大光阴极电子枪中的金刚石薄膜对初级电子束流强的放大特性及与其他因素的关系,利用VSIM软件的PIC模块对金刚石放大电子束流强的物理特性进行了数值模拟,结果给出了电子束流强的最大放大倍数与初级电子束能量、金刚石薄膜内部场强及金刚石薄膜厚度等因素的定量关系。模拟结果显示,选择合适的初级电子束能量和金刚石薄膜内部场强,电子束流强的最大放大倍数可以达到两个数量级。     

GaAs光电阴极表面电子逸出概率与波长关系的研究

GaAs光电阴极量子效率公式中用到的表面电子逸出概率,在阴极工作波段范围内通常视为与入射光子波长无关的常数。应用该结论对反射式GaAs光电阴极激活实验结果进行了拟合分析。实验采用分子束外延GaAs材料,外延发射层厚度为1.6μm、掺杂浓度为1×1019cm-3,分析结果显示理论曲线与实验曲线存在偏差,而在激活台内阴极灵敏度下降后的光谱响应曲线拟合结果偏差更大。这种偏差是由于表面电子逸出概率对入射光子波长的依赖关系造成的,并非通常认为的与波长无关。经过光谱响应曲线的拟合分析得出,反射式阴极表面电子逸出概率与入射光子波长之间近似满足指数关系,两者通过表面势垒因子相联系。高、低温激活后阴极表面势垒因子分别为3.53和1.36。     

The QE numerical simulation of PEAsemiconductor photocathode

Several kinds of models have already been proposed to explain the photoemission process. The exact photoemission theory of the semiconductor photocathode was not well established after decades of research. In this paper an integral equation of quantum efficiency (QE) is constructed to describe the photoemission of positive electron affinity (PEA) of the semiconductor photocathode based on the three-step photoemission model. Various factors (e.g., forbidden band gap, electron affinity, photon energy, incident angle, degree of polarization, refractive index, extinction coefficient, initial and final electron energy, relaxation time, external electric field and so on) have an impact on the QE of the PEA semiconductor photocathode, which are entirely expressed in the QE equation. In addition, a simulation code is also programmed to calculate the QE of the K₂CsSb photocathode theoretically at 532 nm wavelength. By and large, the result is in line with the expected experimental value. The reasons leading to the distinction between the experimental and theoretical QE are discussed.     

Modulation transfer function characteristic of uniform-doping transmission-mode GaAs/GaAlAs photocathode

The resolution characteristic can be obtained by the modulation transfer function (MTF) of a GaAs/GaAlAs photocathode.After establishing the theoretical model of GaAs(100)-oriented atomic configuration and the formula for the ionized impurity scattering of the non-equilibrium carriers,this paper calculates the trajectories of photoelectrons in a photocathode.Thus the distribution of photoelectron spots on the emit-face is obtained,which is namely the point spread function.The MTF is obtained by Fourier transfer of the line spread function obtained from the point spread function.The MTF obtained from these calculations is shown to depend heavily on the electron diffusion length,and enhanced considerably by decreasing the electron diffusion length and increasing the doping concentration.Furthermore,the resolution is enhanced considerably by increasing the active-layer thickness,especially at high spatial frequencies.The best spatial resolution is 860 lp/mm,for the GaAs photocathode of doping concentration 1 × 10 19 cm 3,electron diffusion length 3.6 μm and the active-layer thickness 2 μm,under the 633-nm light irradiated.This research will contribute to the future improvement of the cathode’s resolution for preparing a high performance GaAs photocathode,and improve the resolution of a low light level image intensifier.     

软X射线条纹相机光阴极能谱响应灵敏度

通过对条纹相机光阴极在光电转换过程中光电子产生过程的分析,推导了光阴极在软X射线波段的能谱响应灵敏度计算公式,并运用该公式探讨了阴极厚度、掠入射角度等参数对能谱响应灵敏度的影响,计算并分析了Au,CsI在0.1~10keV范围内的能谱响应曲线和特性,并利用标定试验数据对共识和模型的可靠性进行了验证。结果表明,CsI阴极的最佳厚度在60nm左右,Au阴极的最佳厚度在10nm左右;CsI阴极的能谱响应灵敏度比Au阴极高1~2量级。