[发明专利]高量子效率的微通道板型光电倍增管、双碱光电阴极及制备方法

说明书

本发明公开了高量子效率的微通道板型光电倍增管、双碱光电阴极及制备方法，获得的双碱光电阴极呈多层碱锑化物依次堆叠在基底上，从双碱光电阴极的基底至外表面方向上碱锑化物的组成呈锑元素逐渐减少、碱金属元素逐渐增多的规律。由此获得稳定的双碱光电阴极结构，重复性好；且在双碱光电阴极内部形成自建电场，有利于电子被激发到真空中，由此得到的微通道板型光电倍增管的量子效率高。

技术领域

本发明涉及光电探测领域，具体涉及光电倍增管。

背景技术

光电倍增管是将微弱的光信号转换成电信号并对电信号进行倍增放大的真空电子器件，能够对极微弱光线进行有效的探测，能够广泛应用于极微弱光探测、光子探测、化学发光、生物发光等研究领域，具有探测效率高，时间分辨率高等特点。光电倍增管作为一种真空器件，主要包括光电阴极、聚焦电极、电子倍增器等部件。光电倍增管的核心部分是光电阴极，其性能好坏直接影响整个光电倍增管的性能，其主要性能参数为量子效率(量子效率指光电阴极每接收100个光子所能发射的光电子数)，量子效率越高，光电倍增管的探测效率就越高，信噪比就越好。目前用于可见光波段微弱光探测的光电倍增管普遍使用K₂CsSb双碱光电阴极。

光电倍增管的制备主要的方法有光电流监控法和反射率监控法，无论是光电流监控还是反射率监控的方法，都是针对真空蒸镀法制备工艺，申请号为201610856127.2的专利申请中提出的一种光电流监控和反射率监控相结合的方法，将更加有利于实现对光电阴极镀膜过程中关键参数的精确控制。

根据半导体载流子扩散理论，在界面处掺杂浓度高的一方的多数载流子会往掺杂浓度低的一方扩散，由于两个掺杂区域形成了一个电势差，即在能带弯曲区中存在一个内建电场，有利于材料内电子向表面输运。上述理论最早应用在GaAs光电阴极发射层中。

但是根据现有方法制备出的双碱锑化物光电阴极仅能控制光电阴极整体的厚度，对于其内部的掺杂浓度变化不可控，无法形成稳定的阴极结构，导致光电阴极的重复性差。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种高量子效率的微通道板型光电倍增管、双碱光电阴极及制备方法，用于解决现有的光电阴极重复性差的技术问题。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种微通道板型光电倍增管，包括：

透光的玻璃真空容器，其内部为真空状态，所述双碱光电阴极覆盖在所述玻璃真空容器的上半球内表面上；

置于所述玻璃真空容器下半球内表面上的反光膜；

置于所述玻璃真空容器内中心偏下的位置且用来收集电子的聚焦电极；

置于所述聚焦电极后端用来产生增殖电子的微通道板型电子倍增极；

置于所述玻璃真空容器尾部、用来供电给所述双碱光电阴极、聚焦电极和微通道板型电子倍增极的供电极；

其中，所述光电阴极、聚焦电极、微通道板型电子倍增极置于所述玻璃真空容器内，所述供电极穿过所述玻璃真空容器与外部电路相连。

其中的双碱光电阴极是由多层碱锑化物依次堆叠在基底上形成的，从双碱光电阴极的基底至外表面方向上碱锑化物的组成呈锑元素逐渐减少、碱金属元素逐渐增多的规律。上述双碱光电阴极体内掺杂浓度渐变，结构稳定，其中靠近基底位置处的锑元素相对较多的，此处的半导体材料偏强P型，靠近外表面位置处的碱金属元素较多，此处的半导体材料偏弱P型，由此双碱光电阴极的内部形成有利于电子向双碱光电阴极表面运输的内建电场，可以使更多低能量电子被激发到真空中。

进一步的，在本发明中，所述基底为低本底的硼硅玻璃。即玻璃真空容器的内表面为低本底的硼硅玻璃，指含有放射性元素比例非常小的一类硼硅玻璃，具有化学稳定性好、热稳定性好的特点。