《真空光电器》PPT课件

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1、第5章真空光电器件了解：光电阴极的定义和真空光电器件的定义、分类、结构；理解：常用光电阴极的材料：Ag-O-Cs、单碱锑化合物(PEA)、多碱锑化合物(PEA)、负电子亲合势材料(NEA)和紫外光电阴极材料；理解：负电子亲和势材料的光电阴极具有四个特点；理解：光电管与光电倍增管结构、组成、工作原理；理解：二次电子发射原理和二次电子发射过程三个阶段。了解：倍增极结构、特点和阳极的作用；能够产生光电发射效应的物体称为光电发射体，光电发射体在光电器件中常与阴极相联故称为光电阴极。(一).光电阴极的主要参数2.量子效率3.光谱响应曲线4.热电子发射1.灵敏度真空光电器件是基

2、于外光电效应的光电探测器结构特点:有一个真空管、一个光电阴极和一个光电阳极。光电阴极和其它元件都放在真空管中。真空光电器件包括光电管和光电倍增管什么是光电阴极?一.光电阴极1.灵敏度光照灵敏度色光灵敏度光谱灵敏度灵敏度色温2856K的钨丝灯(1)光照灵敏度在一定的白光照射下，光电阴极的光电流与入射的白光光通量之比,也称白光灵敏度或积分灵敏度。它表示在某些特定的波长区域，阴极光电流与入射光的光通量之比。(2)色光灵敏度一般用不同的滤光片来获得不同的光谱范围，滤光片的透射比不同，它又分别称为蓝光灵敏度、红光灵敏度及红外灵敏。实际上是局部波长范围的积分灵敏度QB:中国青色

3、或兰色玻璃(德国:BG)HB:中国红色玻璃2.量子效率阴极发射的光电子数Ne(λ)与入射的光子数Np(λ)之比，称为量子效率:量子效率和光谱灵敏度之间的关系:式中,λ单位为nm；S(λ)为光谱灵敏度，单位为A/W。波长一定的单色光照射时，光电阴极发出的光电流与入射的单色光通量之比。(3)光谱灵敏度可以看出：量子效率和光谱灵敏度是同一物理意义的两种不同描述光电阴极中有一些电子的热能有可能大于光电阴极逸出功，因而可产生热电子发射。热电子发射会引起噪声，限制了探测器灵敏度极限。室温下典型光电阴极每秒每平方厘米发射的热电子相当于l0-16～10-17A/cm23.光谱响应曲

4、线光电阴极的光谱灵敏度与入射光波长的关系曲线，称为光谱响应曲线。4.热电子发射S(λ)λ/nm光电阴极一般分为:透射型与反射型两种。不透明阴极通常较厚，光照射到阴极上，光电子从同一面发射出来，所以不透明光电阴极又称为反射型阴极(二).光电阴极的分类透射型阴极通常制作在透明介质上，光通过透明介质后入射到光电阴极上。光电子则从光电阴极的另一边发射出来，所以透射型阴极又称为半透明光电阴极。透射型阴极光电子的逸出深度是有限的，因此，所有半透明光电阴极都有一个最佳厚度。锑和几种碱金属形成的化合物包括双碱锑材料Sb-Na-K、Sb-K-Cs和三碱锑材料Sb-Na-K-Cs等，S

5、b-Na-K-Cs是最实用的光电阴极材料，具有高灵敏度和宽光谱响应，其红外端可延伸到930nm，适用于宽带光谱测量仪.金属锑与碱金属锂、钠、钾、铯中的一种构成的化合物，都是能形成具有稳定光电发射的发射材料，CsSb最为常用，在紫外和可见光区的灵敏度最高。●热电子发射小，表面附近无自由电子，P-Si禁带宽度大，热激发很小；●量子效率高，溢出深度大；●光谱响应率均匀,且光谱响应延伸到红外；●光电子的能量集中。某些应用，要求光电阴极材料只对所探测的紫外辐射灵敏，对可见光无响应。这种材料通常称为“日盲”型光电阴极材料，也称紫外光电阴极材料。目前实用的紫外光电阴极碲化铯(Cs

6、Te)和碘化铯(Csl)两种。负电子亲和势材料制作的光电阴极与正电子亲和势材料光电阴极相比,具有以下四点特点(三).常用光电阴极材料透射型光谱响应:300nm到1200nm，反射型光谱响应:300m到1100nm。Ag-O-Cs光电阴极主要应用于近红外探测。(1)Ag-O-Cs具有良好的可见和近红外响应。(2)单碱锑化合物(PEA)(3)多碱锑化合物(PEA)(4)负电子亲合能材料(NEA)(5)紫外光电阴极材料长波限为0.32µm长波限为0.2µm一个好的光电发射材料，应具备下列条件：●光吸收系数大；●光电子在体内传输时受到的能量损失小，使溢出深度大；●表面势垒低

7、（电子亲和势小），使电子从表面溢出的概率大；●热电子发射系数小。这些材料的真空能级在导带之中，从而使有效的电子亲和势变为负值，这种材料称作负电子亲和势光电阴极材料。常用的有:GaAs(Cs)和InGaAs(Cs)光电管主要由玻壳（光窗）、光电阴极和阳极三部分组成PT内可以抽成真空也可以充入低压惰性气体，有真空型和充气型两种。二光电管与光电倍增管(一).光电管(PT)简述真空型和充气型两种光电管的工作原理?工作原理这种型式一般应用在光谱仪和发光强度测量中侧窗式光电倍增管一般使用反射式光电阴极，而且大多数采用鼠笼式倍增极结构PMT的光窗是入射光的通道侧窗型光电倍增管