光电管 光电子发射器件 光电倍增管 特点:灵敏度高、稳定性好、响应速度快和噪声小 探测微弱信号 缺点:结构复杂,工作电压高,体积大 类型:透射型、反射型;真空、充气光电管(增益气体) 结构:阴极是核心,阳极收集电子
2.1光电管 2.1.1光阴极材料及其光谱响应 ·将不同波长的各种辐射信号转化为电信号,均依 赖于光电阴极 ·光电阴极关系到光电器件的各项光电性能 ·光电子从光阴极内部溢出的三个过程: >阴极内部电子吸收光子后,被激发至真空能级 (真空能级:电子达到该能级时完全自由而不受核的作用 费米能级:T=0K时,电子占据的最高能级) >光电子向表面运动时受其它电子碰撞,散射而损失能量 >光电子为最终溢出而克服表面势垒 4
·良好光阴极必备三条件: >阴极表面反射小吸收大 >能量散射损耗小 >光阴极表面势垒低、电子溢出几率大 注意: 金属比半导体的光电发射效率高 但是:(1)金属对光的反射强、吸收弱:(2)电子浓度大、碰撞损耗大 √半导体光阴极:正电子亲和势(经典) 负电子亲和势(NEA,最好)
。金属光阴极与半导体光阴极的能带理论 >金属光阴极 eo Eo Er 金属内的“冷”电子(光电子)源于费米能级附近,光电发射阈值: E。=E。-Ep 注:考虑到散射损耗,金属内光电子能量必须大于该值才可溢出
光吸收率大 竹时品手小 表面势垒可人为控制 >实际半导体能级在表面由于空间电荷区的存在会发生弯曲。 当E定义为真空能级与表面导带底之差、△E定义为导带弯曲量 时, 半导体内光电子有效电子亲和势(即通常所说的电子亲和势): EAe=EA-△E 半导体材料的光电发射阙值:E,二E。+E △E可人为控制 E>0:正电子亲和势光阴极(当前常用) E<0:负电子亲和势光阴极(最好)
1.银氧铯光电阴极 银氧铯(Ag-O-Cs)阴极是最早使用的实用光阴极。它的特点是 对近红外辐射灵敏。制作过程是先在真空玻璃壳壁上涂上一层银 膜再通入氧气,通过辉光放电使银表面氧化,对于半透明银膜由 于基层电阻太高,不能用放电方法而用射频加热法形成氧化银膜 再引入铯蒸汽进行敏化处理,形成Ag-O-Cs薄膜。 银氧铯光电阴极的光谱响应有两个峰值,一个在350m处, 个在800nm处。光谱范围在300nm到1200nm之间。量子效率不 高,峰值处约0.5%~1%左右。 将近红外区具有高灵敏度的Ag-O-Cs阴极和蓝光区具有高灵敏 度的Bi-Cs-O阴极相结合,可以获得在整个可见光谱内有较均匀响 应和高灵敏度的铋银氧铯光电阴极。量子效率可达10%