光电子发射探测器1

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1、光子探测器M－光电增益输出光电流光电导探测器：M可以大于1光电三极管：M~102雪崩光电二极管：M~103？？？？M~106第05章光电子发射探测器Photoemissivedetector,简称PE探测器光电管：光电倍增管：被半导体光电器件取代极高灵敏度～106快速响应～pS应用：微弱光信号、快速脉冲弱光信号－－也称为真空光电器件第05章光电子发射探测器5.1光电阴极5.2光电管和光电倍增管结构原理5.3光电倍增管的主要特性参数5.4光电倍增管的工作电路5.1光电阴极具有外光电效应的材料－－光电子发射体光电子发射探测器中的光电子发

2、射体－－又称为光电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！！！常用的光电阴极材料反射系数大、吸收系数小、碰撞损失能量大、逸出功大－－适应对紫外灵敏的光电探测器。光吸收系数大得多，散射能量损失小，量子效率比金属大得多－－光谱响应：可见光和近红外波段。金属：半导体：5.1光电阴极常规光电阴极负电子亲和势阴极半导体材料广泛用作光电阴极1、常规光电阴极（1）Ag－O－Cs材料：（2）单碱锑化物：（3）多碱锑化物：（4）紫外光电阴极：最早的光电阴极表5－1主要应用于近红外探测CsSb阴极最为常用表5－1

3、紫外和可见光区的灵敏度最高Sb－Na－K－Cs最实用的光电阴极材料，高灵敏度、宽光谱，红外端延伸930nm，用于宽带光谱测量仪5.1光电阴极1、常规光电阴极4．紫外光电阴极光电阴极只对所探测的紫外辐射信号灵敏，而对可见光无响应，这种阴极通常称为“日盲”型光电阴极。“日盲”型光电阴极实用的两种：碲化铯(CsTe)－－长波限为0.32μm碘化铯(Csl)－－长波限为0.2μm。响应范围(100—280nm)5.1光电阴极2.负电子亲和势阴极NegativeElectronAffinity，简称NEA5.1光电阴极电子亲和势EA真空能级与

4、导带底能级之差称为电子亲和势电子亲和势越小，材料发射光电子的能力越强。真空能级低于导带底能级？？？2.负电子亲和势阴极NegativeElectronAffinity，简称NEA5.1光电阴极电子亲和势EA真空能级与导带底能级之差称为电子亲和势负电子亲和势真空能级低于导带底能级发射光电子的能力更强2.负电子亲和势阴极NegativeElectronAffinity，简称NEA5.1光电阴极1963年Simon提出了负电子亲和势（NEA）理论1965年J.J.sheer和J.V.laar用铯激活砷化镓得到零电子亲和势光电阴极；研制出G

5、aAs-Cs负电子亲和势光电阴极负电子亲和势材料结构、原理重掺杂的P型硅表面涂极薄的金属Cs，经过处理形成N型的Cs2O。2.负电子亲和势阴极以Si-Cs2O光电阴极为例2.负电子亲和势阴极P型Si的电子亲和势:N型Cs2O电子亲和势:EA1=E0-EC1>0EA2=E0-EC2>0体内：P型表面：N型表面电子，能级Ec1入射光子体内电子，能级Ec1表面逸出电子E0-Ec1<0体内有效电子亲和势:EAe=E0-EC1<02.负电子亲和势阴极体内：P型表面：N型2.负电子亲和势阴极负电子亲和势是指体内衬底材料的有效电子亲和势？？？经典

6、发射体的电子亲和势仍是正的？？？EA1=E0-EC1>0EA2=E0-EC2>0EAe=E0-EC1<0NEA的最大优点：－－量子效率比常规发射体高得多光电发射过程分析：热电子－－受激电子能量超过导带底的电子冷电子－－能量恰好等于导带底的电子NEA量子效率比常规发射体高得多！2.负电子亲和势阴极NEA的优点：量子效率比常规发射体高得多1、量子效率高2、阈值波长延伸到红外区3、由于“冷”电子发射，能量分散小，在成象器件中分辨率极高4、暗电流极小5、延伸的光谱区内其灵敏度均匀式（5－2）与式（1－65）对比2.负电子亲和势阴极第05章光

7、电子发射探测器5.1光电阴极5.2光电管和光电倍增管的结构原理5.3光电倍增管的主要特性参数5.4光电倍增管的工作电路5.2光电管和光电倍增管的结构原理5.2.1光电管这类管子体积较大，工作电压高达百伏到数百伏，玻璃外壳容易破碎，它的一般应用目前已基本被半导体光电器件代替。5.2.2光电倍增管Photomultiplier,简称PMT5.2.2光电倍增管Photomultiplier,简称PMT结构：光窗光电阴极电子光学系统电子倍增系统阳极1.光窗(a)侧窗式；(b)端窗式1）光入射通道2）短波阈值作用：反射式、透射式5.2.2光电

8、倍增管2.光电阴极作用:1)光电转换能力2)长波波长阈值3)决定整管灵敏度5.2.2光电倍增管3.电子光学系统作用:1）收集率接近于12）渡越时间零散最小－－通过电场加速和控制电子运动路线5.2.2光电倍增管4.电子倍增极－－由许多倍