《光电发射器》课件

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1、第4章光电发射器件光电发射器件（真空光电器件）是基于外光电效应的器件。外光电效应（光电发射效应）：当物质中的电子吸收足够高的光子能量，电子将逸出物质表面成为真空中的自由电子，这种现象称为光电发射效应或外光电效应。光电发射效应中光电能量转换的基本关系为：真空光电器件光电管→被半导体器件取代光电倍增管特点：灵敏度高、稳定性好、响应速度快和噪声小在探测微弱光信号及快速脉冲光信号方面应用很多。缺点：结构复杂，工作电压高，体积大本章内容4.1光电阴极4.2光电管和光电倍增管结构原理4.3光电倍增管的主要特性参数

2、4.4光电倍增管的工作电路光电发射阴极的主要作用是吸收光子能量发射光电子，是我们光电效应发生的区域。常将半导体发射材料涂于玻壳内壁，构成光电阴极；而阳极是金属环或者金属网，在其对面。§4.1光电发射阴极光电阴极是完成光电转换的重要部件，其性能好坏直接影响整个光电发射器件的性能！！！（1）光谱灵敏度在单一波长辐射作用于光电阴极时，光电阴极输出电流Ik与单色辐射通量φe,λ之比为光电阴极的光谱灵敏度Se,λ。即其量纲为µA/W或A/W。光电发射阴极的灵敏度包括光谱灵敏度与积分灵敏度两类。1、灵敏度一、光电

3、发射阴极的主要特性参数§4.1光电发射阴极在某波长范围内的辐射作用于光电阴极时，光电阴极输出电流Ik与入射辐射通量φe之比为光电阴极的积分灵敏度Se。（2）积分灵敏度1、灵敏度一、光电发射阴极的主要特性参数§4.1光电发射阴极量纲为mA/W或A/W。（2）积分灵敏度1、灵敏度一、光电发射阴极的主要特性参数§4.1光电发射阴极在可见光波长范围内的“白光”作用于光电阴极时，光电阴极电流Ik与入射光通量φv之比为光电阴极的白光灵敏度Sv。即量纲为mA/lm。2、量子效率一、光电发射阴极的主要特性参数§4.1

4、光电发射阴极一定波长的光子入射到光电阴极时，该光电阴极单位时间发射出去的光电子数Ne,λ,与入射的光子数Np,λ之比为光电阴极的量子效率ηλ（或称量子产额）。量子效率和光谱灵敏度是一个物理量的两种表示方法。3、光谱响应一、光电发射阴极的主要特性参数§4.1光电发射阴极真空光电器件中长波灵敏度极限，主要由光电阴极材料的长波限决定：光电阴极的光谱灵敏度或量子效率与入射辐射波长的关系曲线称为光谱响应曲线。4、暗电流一、光电发射阴极的主要特性参数§4.1光电发射阴极光电发射阴极中少数处于较高能级的电子在室温下

5、获得了热能产生热电子发射，形成暗电流。光电发射阴极的暗电流与材料的光电发射阈值有关。一般光电发射阴极的暗电流极低，其强度相当于10-16~10-18A/cm-2的电流密度。1、单碱或多碱锑化物光电阴极二、光电发射阴极材料§4.1光电发射阴极金属锑与碱金属锂、钠、钾、铷、铯中的一种化合，形成具有稳定光电发射的发射物LiSb、KSb、RbSb、CsSb，其中，以CsSb阴极的灵敏度最高，是最具有实用价值的光电发射材料。（1）单碱锑化物锑化铯阴极在可见光的短波长和近紫外区（0.3~0.45μm）响应率最高，

6、长波限在0.65μm附近；光照灵敏度60μA/lx，量子效率30%，暗电流10-16A/cm21、单碱或多碱锑化物光电阴极二、光电发射阴极材料§4.1光电发射阴极当金属锑与几种碱金属形成化合物时，具有更高的响应度，其中有双碱、三碱和四碱等，统称多碱锑化物光电阴极。（2）多碱锑化物①Na2KSb：光谱响应与CsSb相近；峰值波长0.4μm；量子效率25%；光照灵敏度50μA/lm。特点是耐高温，工作温度可达150度，可用于石油勘探等场合；热电子发射小，室温下约为10-17~10-18A/cm2，可用于光

7、子计数。1、单碱或多碱锑化物光电阴极二、光电发射阴极材料§4.1光电发射阴极（2）多碱锑化物②Na2KSb（Cs）：锑钾钠铯阴极是三碱阴极中最有实用价值的一种。它从紫外到近红外的光谱区都具有较高的量子效率，典型光照灵敏度为150μA/lm；长波限850nm；热电子发射10-14~10-16A/cm2，工作稳定性好。2、银氧铯（Ag-O-Cs）阴极二、光电发射阴极材料§4.1光电发射阴极1934年研制的第一支红外变象管就采用这种阴极，是最早出现的实用光电阴极。它的特点是对近红外辐射灵敏。银氧铯光电阴极的

8、相对光谱响应曲线有两个峰值，一个在350nm处，一个在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。银氧铯使用温度可达100℃，但暗电流较大，且随温度变化较快。真空光电管主要由光电阴极和阳极两部分组成，因管内常被抽成真空而称为真空光电管。一、真空光电管§4.2真空光电管与光电倍增管的工作原理一、真空光电管§4.2真空光电管与光电倍增管的工作原理2、充气型光电管的工作原理有时为了使某种性能提高，在管壳内也充