2.2.2 实用光电阴极举例

到目前为止，美国已经成功地 将相关技术要用到微光像增强器中， 形成了以负电子亲和势光电阴极为 技术特征的第三代、第四代微光像 增强器。
实用的光电阴极
4. 负电子亲和势(NEA)光阴极——引领像管走向三代的标志
负电子亲和势光阴极性能： 光谱响应范围：蓝光～1200nm； 积分灵敏度：1450～4000μA/lm； 峰值响应：550nm附近 量子效率：＞40％(1060nm处可达9％)； 暗 电 流： 10-16～ 10-17 A/cm2。
R
330
40
65
S-20
Cs-Sb
石灰玻璃
T
420
150
64
S-21
Na-K-Cs-Sb
9741玻璃
T
440
30
23.5
S-23
Cs-Sb
熔凝石英
T
240
－
4
S-24
Rb-Te
7056玻璃
T
380
45
67
S-25
K-Na-Sb
石灰玻璃
T
420
200
43
Na-K-Cs-Sb
0.43
900
0.53
－
12.4
石灰玻璃
R
S-9 S-10 S-1l S-13
Cs-Sb Ag-Bi-O-Cs
Cs-Sb
7052玻璃 石灰玻璃 石灰玻璃 熔凝石英
T T T T
S-17
Cs-Sb
石灰玻璃
R
340
40
50
365
3
2.3
480
30
20.5
450
40
20
440
70

56
440
60
48
490
125
83
S-19
Cs-Sb
熔凝石英
即对太阳辐射没有响应。
一个日盲紫外阴极二代近贴像管的结构示例
奉献教育店铺光谱响应编号光电发窗口材料工作方式透射式t反射峰值响应波长nm典型光响型辐射响应度mamax处典型量子效率在25下光阴极暗发射s1s3s4s5s8s9s10s1ls13s17s19s20s21s23s24s25agocsagorbcssbcssbcsbicssbagbiocscssbcssbcssbcssbnakcssbcssbrbteknasbnakcssb石灰玻璃石灰玻璃石灰玻璃9741玻璃石灰玻璃7052玻璃石灰玻璃石灰玻璃熔凝石英石灰玻璃熔凝石英石灰玻璃9741玻璃熔凝石英7056玻璃石灰玻璃80042040034036548045044044049033042044024038042030654040304070601254015030452002818405023205205648836564235674304305312418207853551571352l2441886621812790002030130370120303000100003银氧铯光阴极是1929年最先发明的一种对近红外光敏感的实用光阴极
0 P d
➢ 光谱响应特性曲线；
P为入射辐射功率；I为输出信号电流； Pλ为单色辐射功率。
➢ 暗电流；（ A/cm2 ）
紫外及可见光敏感的光电阴极光谱响应特性曲线
可见光敏感的光电阴极光谱响应特性
近红外及可见光敏感的光电阴极光谱响应特性
实用光电阴极举例
◆ 像管中实用的光阴极种类很多。通常是 以其敏感的光谱范围来分类。
在λmax处典 型辐射响应 度／(mA／
W)
在λmax处典型 量子效率／
(%)
在25℃下光 阴极暗发射 ／(fA／cm2)
S-1
Ag-O-Cs
石灰玻璃
T、R
800
30
2.8
S-3
Ag-O-Rb
石灰玻璃
R
420
6.5
1.8
S-4
Cs-Sb
石灰玻璃
R
400
40
40
S-5
Cs-Sb
9741玻璃
R
S-8
Cs-Bi
这类光阴极（包括S-25，S-20VR），在夜视 技术中，要求阴极增强其红光及红外响应， 以提高系统探测能力时，成为首选。
实用的光电阴极
4. 负电子亲和势(NEA)光阴极——引领像管走向三代的标志
有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６考证资料或关注桃报：奉献教育（店铺）
从1958年起，历经多位科学家的努 力，1975年以后，人类得到了稳定 的负电子亲和势光电发射体，通常 用缩写NEA来表示的负电子亲和势 光电阴极。
0.2
18.2
0.3
0.78
0.13
5.3
0.3
5.5
70
15.7
3
13.5
4
2l
1.2
24.4
0.3
18.8
0.3
6.6
4
2
0.001
21.8
0.0003
12.7
l
实用的光电阴极
1. 银氧铯(Ag-O-Cs)光阴极（S－1）
银氧铯光阴极是1929年最先发明的一种对 近红外光敏感的实用光阴极。 光谱响应范围：300～1200nm； 积分灵敏度：70μA/lm； 两个峰值：短波峰介于300~400nm之间，
长波峰位于800nm附近； 量子效率：5～15％； 暗电流：9×10-13A/cm2(3×10-12～10-15 A/cm2)。
实用的光电阴极
2. 锑铯(Sb-Cs)光阴极 （S－11） 1936年研制出的锑铯（Cs3Sb）光电阴极其光谱响应在大部分可
见光区和紫外区，长波阈值接近650nm。峰值光谱灵敏度处于蓝光和 紫外波段，峰值的量子效率接近20％。根据所用的窗口材料的不同而 有不同的光谱特性。在S系列中包括S-4、S-5、S-11、S-13、S-17和S19等多种编号。
◆ 目前，根据国际电子工业协会标准采用 S系列序号来命名各种实用光阴极的光 谱响应特性。
有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６考证资料或关注桃报：奉献教育（店铺）
S 序号光阴极的主要性能
光谱响应 光电发 射材
编号
料
窗口材料
工作方式透 射式(T)反射
式(R)
峰值响应 波长／(nm)
典型光响 应度(μA／
1m)
2.2 光电阴极
2.2.2 实用光电阴极举例
实用光电阴极举例
描述光电阴极性能的常用参数
➢ 光谱灵敏度（响应度，A/W）；
R = R( )Rm
R(λ)、 Rm分别为光阴极相对光谱响应率、响应率最大值。
➢ 量子效率（%）；
➢ 光电灵敏度（积分灵敏度）（μA/lm）；
R = I = P
0 P R d
❖ 它形成的光电发射的电子大部分处于导带底，其出射初能量分布比较集 中。
❖ 由于电子逸出深度大，光电子的出射角分布也比较集中，有利于降低电 子光学系统的像差。
有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６考证资料或关注桃报：奉献教育（店铺）
实用的光电阴极
5. 紫外光阴极
❖ 首先是对窗口材料的要求：普通玻璃不透过紫外辐射。 ❖ 为抑制背景辐射的干扰，实际应用中常要求紫外光阴极“日盲”，
4. 负电子亲和势(NEA)光阴极——引领像管走向三代的标志
NEA光阴极受激电子向表面迁移过程与正电子亲和势光阴极的过程有如下不 同：
❖ 一般正电子亲和势光阴极中只有过热电子迁移到表面才能形成光电发射， 其寿命只有10-14~ 10-15s。由于晶格散射，所能行进的距离只有10~ 20nm。 而负电子亲和势光阴极中全部受激电子都可以参与光电发射。即使处于 导带底部的电子，只要没有被复合之前扩散到表面，就可以逸出。其寿 命可达10-8s数量级，所以它在寿命时间内扩散到表面的有效深度可达 1μm。因此NEA光阴极的量子效率有显著提高。
光谱响应范围：200～650nm； 积分灵敏度：110μA/lm； 峰值响应：440nm附近 量子效率（λp）：20％左右； 暗 电 流： 3×10-15A/cm2。
有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６考证资料或关注桃报：奉献教育（店铺）
实用的光电阴极
3. 多碱光阴极(S-20 ～S-25 ) 1955年萨默发现：锑与一种以上的碱金属结合可以获得比单碱锑铯 阴极更高的量子效率。如有双碱的(如Sb-K-Cs、Sb-Rb-Cs)，三碱 的(如Sb-K-Na-Cs)和四碱的(如Sb-K-Na-Rb-Cs)等，统称为多碱光 电阴极 。
◼ 这类光阴极在可见光波段有很高的量子效率，峰值量子效率接 近30%。
◼ 编号为S－20的Sb-K-Na-Rb-Cs光阴极，不仅量子效率高，而且 还有宽光谱响应，长波阈可拓展到近红外。
◼ 多碱阴极的热发射小，可允许较大的光电发射电流密度。
实用的光电阴极
3. 多碱光阴极(S-20 ～S-25 )
基本性能情况： 光谱响应范围：兰光～900nm； 积分灵敏度：400～800μA/lm； 峰值响应：420nm附近 量子效率：30～40％； 暗 电 流： 3×10-16A/cm2