应用光学—光学系统设计指南

第十六章光电探测器及热探测器(续) 16.2 光电管 16.2.1 光电阴极和真空光电二极管 16.2.1 阴极材料为了获得有用的光电发射阴极,当然要求逸出功(功函数)相当低,清洁的金属表面是较差的光电发射体。然而当在银或钨这类基底上吸附有碱金属离子的单分子层时,就会获得好得多的响应,这大概是因为在金属表面上形成双电层的缘故。与这种双电层     

碱金属锑化物薄膜光电阴极的生长

目前光电阴极广泛地应用在象管、辐射探测器和光电倍增管等许多实际器件中.常见的光电阴极材料是碱金属锑化物,而大多数常规光电阴极的研制仍或多或少地带有经验性。本文描述了对碱金属锑化物薄膜的研究情况,这有助于更好地了解其生长过程和改进制造工艺,使光电阴极具有较好的重复性和较高的光电灵敏度。     

Na2KSb膜层组份均匀性对多碱阴极灵敏度的影响研究

介绍了多碱光电阴极Na2KSb膜层荧光谱的测量原理,测量了两个Na2KSb膜层样品在不同半径位置的荧光谱.测量数据表明,Na2KSb膜层荧光谱的峰值波长从阴极面的中心到边缘逐步增大,同时峰值荧光强度也逐步增强.原因是阴极窗表面的锑原子密度从中心向边缘逐步减小.当Na2KSb膜层中的锑超过Na2KSb所需的化学计量比时,荧光峰值波长向短波方向移动,同时荧光强度减弱;当Na2KSb膜层中的锑达到Na2KSb所需的化学计量比时,荧光峰值波长达到最大,同时荧光强度也达到最强.通过荧光测试,可以判断Na2KSb膜层的化学计量比是否达到2∶1∶1或膜层中的锑是否过量.同时通过测量阴极面上不同位置的荧光谱,可以测量Na2KSb膜层在阴极面上的组份均匀性.锑在阴极面上的原子密度越均匀,利用整个阴极面上的光电流变化来监控阴极膜层生长的方法就更准确,组份均匀性也更好,Na2KSb膜层的厚度可以更厚,对长波可见光的吸收更多,阴极的灵敏度也更高.因此在像增强器多碱阴极的制造过程中,要尽量使蒸发在阴极窗表面的锑原子密度均匀,这样才能获得更高的阴极灵敏度.     

Na2KSb膜层组份均匀性对多碱阴极灵敏度的影响研究

介绍了多碱光电阴极Na₂KSb膜层荧光谱的测量原理,测量了两个Na₂KSb膜层样品在不同半径位置的荧光谱.测量数据表明,Na₂KSb膜层荧光谱的峰值波长从阴极面的中心到边缘逐步增大,同时峰值荧光强度也逐步增强.原因是阴极窗表面的锑原子密度从中心向边缘逐步减小.当Na₂KSb膜层中的锑超过Na₂KSb所需的化学计量比时,荧光峰值波长向短波方向移动,同时荧光强度减弱;当Na₂KSb膜层中的锑达到Na₂KSb所需的化学计量比时,荧光峰值波长达到最大,同时荧光强度也达到最强.通过荧光测试,可以判断Na₂KSb膜层的化学计量比是否达到2:1:1或膜层中的锑是否过量.同时通过测量阴极面上不同位置的荧光谱,可以测量Na₂KSb膜层在阴极面上的组份均匀性.锑在阴极面上的原子密度越均匀,利用整个阴极面上的光电流变化来监控阴极膜层生长的方法就更准确,组份均匀性也更好,Na₂KSb膜层的厚度可以更厚,对长波可见光的吸收更多,阴极的灵敏度也更高.因此在像增强器多碱阴极的制造过程中,要尽量使蒸发在阴极窗表面的锑原子密度均匀,这样才能获得更高的阴极灵敏度.     

一种利用检控仪制作三碱光阴极的工艺

本文介绍了在PZ-1型光电阴极检控仪上制作三碱光阴极的工艺方法;碱金属源的获得以及三碱光电阴极制备的实验过程,并对工艺过程的特点进行了初步的分析。实验表明:本工艺具有步骤简单,操作方便,工艺时间较短,稳定性好,光阴极灵的敏度高的特点。     

GaAs光电阴极热清洗工艺研究

GaAs光电阴极在进行Cs-O激活前．激活层表面必须达到原子级洁净。最常用且最有效的洁净方法是高温热清洗法。然而．在热清洗过程中对处在真空系统中的光电阴极表面温度进行精确测量却是非常困难的。本文采用四极质谱仪对GaAs光电阴极激活前的热清洗过程进行分析．确定了最佳的热清洗温度及热清洗工艺，较好地解决了GaAs光电阴极激活前的热清洗工艺问题。     

紫外成像器件光电阴极封接焊料熔层缺陷对气密性的影响

为解决紫外成像器件光电阴极与管体封接漏气问题,对管体InSn合金熔化过程中出现的质量问题进行了深入分析,找出焊料熔层缺陷主要来源于对焊料除气不彻底和基底表面氧化及设备油污染。通过优化工艺参数,改进工艺质量和把化铟设备管体搁置焊料熔化改为浇铸熔化,使管体焊料熔化合格率达到了100%,光电阴极与管体封接气密性成品率达到98%。     

有关光电倍加管中的几个问题

本文简要叙述了射线的探测技术对光电倍加管的各种要求,以及管子的基本参数与应用的关系,综合了近年来文献中与此有关的光阴极、二次极和结构方面的工作情况。在阴极方面介绍了锑-铯、锑-钾-钠-铯光阴极和新的反射式锑-铯光阴极。在二次极方面介绍了锑-铯二次极和银-镁、铝-镁合金二次极等。在结构方面介绍了光阴极到第一个二次极区域的电子光学输入部分的结构和二次发射倍增系统的结构。本文还初步讨论了光阴极、二次极及管型结构方面的若干改进意见。     

金属基底对石墨烯薄膜阴极气体击穿稳定性影响

利用石墨烯二维材料极好的场发射能力和发射稳定性,提出了石墨烯阴极提高气体开关击穿稳定性的技术路线。采用化学气相沉积法和基底腐蚀转移法两种方法制备金属基底石墨烯薄膜阴极。利用扫描电子显微镜和拉曼光谱表征了石墨烯薄膜阴极质量,确认了石墨烯层数和均匀性。实验研究了两种石墨烯薄膜阴极气体开关,在微秒脉冲均匀电场作用下的击穿特性,获得了击穿电压幅值和分散性的变化规律。结果表明:当气体为0.6 MPa N2、电极间距为5 mm时,铜基底石墨烯薄膜阴极平均击穿电压为85.9 kV,相对标准差为3.2%;不锈钢基底石墨烯薄膜阴极平均击穿电压仅为59.8 kV,相对标准差为2.4%。当两种阴极击穿电压均为80 kV时,相对标准差比较,不锈钢基底仅为铜基底的44%。分析认为,不锈钢基底石墨烯薄膜质量优于铜基底,石墨烯薄膜导致阴极表面微观场增强因子更高,表面分布更均匀,在电场作用下场致发射产生均匀稳定的大量初始电子流,降低了气体开关击穿电压,有效提高了击穿稳定性。     

关于热电子发射理论的评述(Ⅱ)——单原子层和偶极子理论

本文对热电子发射中应用单原子层和偶极子理论作了分析和批判。我们认为:1.单原子层的存在不是无条件的,它与基底的温度、结构、纯度和外界真空度都有关系;2.关于时而能、时而又不能观察到的电子发射峰值,是一个有待于进一步明确的现象,不能简单地用单原子层和偶极子理论来解释;3.吸附了外界原子或分子使电子发射增加的事实,并不是由于偶极矩降低了基底的逸出功,发射的电子来源于被吸附物质的价电子;4.实验证明“L”阴极是Ba-O-W系统,它既不是单原子层,也不是单分子层,也不适用偶极子理论。     

透射式碲铯（Cs2Te）光阴极厚度不均匀现象消除方法的研究

为解决透射式Cs2Te光阴极厚度不均匀问题,通过理论和实验研究,分析了产生此问题的机理及其影响因素.这些因素包括:蒸发源发生器形状及其与阴极基底之间的相对位置;Cs/Te原子在阴极基底表面上完成化学反应所需的结合能以及制作阴极前基底表面所能达到的温度均匀性水平等.实验证明,上述最后一个因素是影响Cs2Te光阴极厚度不均匀的主要原因.通过改变加温程序,优化保温时间,均衡阴极基底与阴极托盘温度梯度等途径,使得制作的透射式Cs2Te光阴极厚度不均匀性由原来的76.4%,改善为<10%.     

透射式碲铯(Cs2Te)光阴极厚度不均匀现象消除方法的研究

为解决透射式Cs₂Te光阴极厚度不均匀问题,通过理论和实验研究,分析了产生此问题的机理及其影响因素。这些因素包括：蒸发源发生器形状及其与阴极基底之间的相对位置;Cs/Te原子在阴极基底表面上完成化学反应所需的结合能以及制作阴极前基底表面所能达到的温度均匀性水平等。实验证明,上述最后一个因素是影响Cs₂Te光阴极厚度不均匀的主要原因。通过改变加温程序,优化保温时间,均衡阴极基底与阴极托盘温度梯度等途径,使得制作的透射式Cs₂Te光阴极厚度不均匀性由原来的76.4%,改善为＜10%。     

超二代像增强器光阴极膜生长的反射监控与实现

详细介绍了超二代微光夜视仪像增强器多碱光阴极薄膜生长的反射光监控原理。通过推导超二代微光夜视仪像增强器多碱光阴极膜层反射系数函数,计算并绘出了几种多碱锑化合物光阴极薄膜的反射率与薄膜厚度、入射光波长之间的关系曲线。在实际应用中对所测得的数据与超二代微光夜视仪像增强器多碱光阴极膜层的反射系数进行了比较,达到了最佳的控制效果。     

光电阴极金(尸专)网导电基底的研制

本文介绍了光电阴极金属网导电基底的作用原理和制备工艺,并在同一型式快门变像管JTG305-2像管)中比较了金属网导电基底和钯导电基底的优劣,说明了金属网导电基底的优越性。原钯导电基底的像管130ns下的动态空间分辨率为10-131p/mm,改用压制镍网(33线/mm)导电基底后70ns下动态空间分辨率为8-10/1pmm,30ns下达3-41p/mm,其动态范围为128,而且图像畸变显著减小。钯导电基底透过率差(为30%左右,光电阴极灵敏度一般为30pa/1m左右,而镍网导电基底透过率高(45-50%),阴极灵敏度一般为80μa/1m左右,并可达100μa/1m以上,并且由于压制网格时对光电阴极曲率半径的校正作用,像管空间分辨率稳定,成活率高。根据20ns,0.53μm单次脉冲激光照明与等待型变像管测试结果(空间分辨率11-121p/mm),说明该像管还大有潜力可挖。     

大面积六硼化镧薄膜阴极制备及性能

 采用电子束蒸发方法在大面积玻璃基底和钽基底上沉积六硼化镧薄膜阴极。分别对玻璃基底上沉积的六硼化镧薄膜的生长取向、附着力与不同蒸发角度(0°, 30°,45°和60°)的关系进行了研究;对钽基底上沉积的六硼化镧薄膜阴极的逸出功进行了研究。结果表明:在基底温度为250 ℃时,制备的六硼化镧薄膜具有(100)晶面择优生长的特点;蒸发角度为45°时,六硼化镧薄膜(100)晶面的晶格常数与靶材相差最小,晶粒较小;根据优化的工艺制备的六硼化镧薄膜阴极的逸出功为2.56 eV。     

“超Ⅱ代像增强器”光电阴极成分控制原理研究

本文研究了用光电阴极反射率预测和确定多碱阴极的厚度和成分,并用反射率和光谱响应对其进行控制。如果用５２０ｎｍ单色光源来测量反射率和光谱响应,则“超Ⅱ代像增强器”的光电阴极的厚度应在１２０ｎｍ左右,即峰值ＲＭ３出现后,Ｓ／Ｓｍａｘ约为６０％时。根据（ＲＭ１,ＲＭ）和（ＲＭ,ＲＭ２）确定ｎ、ｋ值以及光电流在光谱响应峰值前的稳定上升和峰值后的近似线性下降规律通过调节锑、钾、钠源蒸发速率控制阴极成分。     

SiC空间反射镜材料及其表面改性技术现状分析

SiC材料具有良好的物理特性和机械特性,是制备大口径空间反射镜的主要候选材料之一,而SiC反射镜的制名加工及其表面改性技术是推动高水平空间光学系统应用的重要条件.本文从实际工程应用的角度出发,分析了几种用SiC基底反射镜材料的特性,介绍了4种SiC的制备工艺.研究了目前国内外SiC基底反射镜的应用现状及其表面性情况,对改性层的性能指标、制备工艺和发展趋势进行了深入讨论.针对目前国内反射镜材料应用现状,认为加快性能SiC基底材料研发工作步伐,并找到一种利用现有大口径PVD设备低温制备优质SiC改性层的方法是今后工程用的发展方向.     

研究锑化碱光电阴极的光学方法

对S型光电阴极的一些物理性能,许多实验室已进行过多年的研究。在这些研究中,光学方法是很重要的。事实上,用某种光测法可研究蒸镀在实际管子内部的锑化碱光电阴极,例如,在蒸镀过程中测量膜层的光学反射率和(或)透射率。已经证明,光学反射率能给出在生长过程中的光电阴极的某些物理参数: (i)能连续测量光电阴极的厚度,从而控制膜层的生长速度; (ii)同时,还可获得某些组分的情况。能用来分析两组混合物(如SbNa_3和SbNa_2K)以及     

宽波段的透射式GaAs光阴极

早先,我们曾报导过玻璃粘结的GaAs光阴极的工艺及性能。简言之,它的结构是:GaAs(基底)—AlGaAs—GaAs—AlGaAs—SiO_2—7056玻璃。半导体层以通常的液相外延形成。SiO_2以化学汽相沉积形成,它作为增透膜并防止与玻璃牯结的AlGaAs表面的氧化。     

化学腐蚀和硫处理对InSb(111)表面的影响

本文应用俄歇电子能谱和X射线光电子能谱对化学腐蚀和硫处理的InSb表面进行了研究。实验中发现经过CP-4腐蚀以后在样品的表面生成了InSb的氧化层,氧化层中的组分是锑的氧化物明显多于铟的氧化物。样品经过硫处理以后能够除去InSb表面的氧化层并且形成硫化物钝化层。 关键词：