Fotokatode
Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den
version , der blev gennemgået den 25. december 2017; verifikation kræver
1 redigering .
Fotokatode - en negativt ladet elektrode ( katode ) i lysfølsomme enheder, der arbejder ved hjælp af en ekstern fotoelektrisk effekt (især i fotomultiplikatorer , fotoceller , elektronoptiske omformere og andre vakuumfotoelektroniske enheder). Fotokatoder er lavet af elektrisk ledende lysfølsomme forbindelser. Når en lyskvantum ( foton ) rammer fotokatoden , forårsager den absorberede energi udsendelse af elektroner på grund af den eksterne fotoelektriske effekt .
Belægninger
Selvom selv en simpel metalkatode vil udvise fotoelektriske egenskaber, overstiger dens kvanteudbytte ikke 0,001 fotoelektroner pr. indfaldende foton. Særlige belægninger forbedrer den fotoelektriske effekt betydeligt. Fotokatoden består normalt af halvledermaterialer (især forbindelser af alkalimetaller med antimon og/eller andre ikke-metaller) med en meget lav arbejdsfunktion . Der er fotokatoder med en negativ arbejdsfunktion.
Belægningen frigiver elektroner meget lettere end substratmetallet, hvilket gør det muligt at detektere selv lavenergi infrarøde fotoner. Det optiske system transmitterer stråling fra objektet, der undersøges, til fotokatoden, som normalt dækker en del af glaspæren på en vakuumfotovoltaisk enhed eller er placeret på et metalsubstrat inde i volumenet. Fotoner rammer metallet og overfører energi til elektronerne, som driver til den åbne overflade af fotokatoden og går ud i vakuum. De frigivne elektroner opsamles derefter ved hjælp af elektronoptik til den første dynode (i PMT ), til anoden (i fotoceller) osv.
Fotokatodematerialer
- Ag-O-Cs ( sølv - oxygen - cæsium ), også kaldet S-1. Det var det første multikomponentmateriale til fotokatoder; det blev designet i 1929. Spektral følsomhed fra 300 nm til 1200 nm . Da Ag-O-Cs har en højere mørkestrøm end nuværende materialer, bruges fotomultiplikatorer med dette fotokatodemateriale i øjeblikket kun i det afkølede infrarøde område.
- Sb-Cs ( antimon - cæsium , baseret på cæsiumantimonid Cs 3 Sb) har en spektral følsomhed fra ultraviolet til synligt lys (maksimalt i det blågrønne område, 420 nm); Det bruges hovedsageligt i fotokatoder, der arbejder i reflekterende tilstand.
- Bi-alkalisk ( antimon - rubidium - cæsium Sb-Rb-Cs, antimon - kalium - cæsium Sb-K-Cs). Spektralområdet svarer til Sb-Cs fotokatoden (blåt og grønt område), men følsomheden er højere, og den mørke strøm er lavere. Deres følsomhed er velegnet til emissionsspektrene for de mest almindelige scintillationsmaterialer , så disse fotokatoder bruges ofte til at måle ioniserende stråling med scintillationsdetektorer. Sb-K-Cs fotokatoden er mere følsom, men har dobbelt så meget mørk strøm sammenlignet med Sb-Rb-Cs.
- Højtemperatur bi-alkalisk eller lavt støj bi-alkalisk ( natrium - kalium - antimon , Na-K-Sb). Dette fotokatodemateriale bruges ofte i borehulslogning , da det kan fungere ved temperaturer op til 175°C. Ved stuetemperatur fungerer denne fotokatode med meget lav mørkestrøm, hvilket gør den ideel til fotontællingsapplikationer.
- Multi-alkalisk (natrium - kalium - antimon - cæsium , Na-K-Sb-Cs), også kaldet S-20. Multi-alkali fotokatoden har en bred vifte af spektral følsomhed fra ultraviolet til nær infrarød . Det bruges ofte til bredbåndsspektrofotometre og fotontællingsapplikationer. Langbølgelængdefølsomhedsområdet kan udvides til 930 nm med en speciel aktiveringsbehandling af fotokatoden. Fotokatoden består af en bi-alkalisk Na-K-Sb-film belagt med et Cs-Sb- eller Cs-dipol-overfladelag, der reducerer elektronarbejdsfunktionen til nul eller derunder.
- GaAs ( galliumarsenid ). Følsomheden af denne fotokatode dækker et endnu bredere spektralområde end den multi-alkaliske, fra ultraviolet til 930 nm .
- InGaAs ( indium galliumarsenid ). Det er kendetegnet ved forbedret følsomhed i det infrarøde område sammenlignet med GaAs. Derudover har InGaAs i området fra 900 til 1000 nm et meget bedre signal-til-støj-forhold end Ag-O-Cs. Når den er fremstillet ved hjælp af speciel teknologi, kan denne fotokatode fungere op til 1700 nm .
- Cs-Te, Cs-I ( cæsiumtellurid , cæsiumiodid ). Disse materialer er følsomme over for vakuum og nær ultraviolet , men ikke over for synligt lys. Derfor kaldes de solblinde . Cs-Te er ufølsom over for bølgelængder over 320 nm , mens Cs-I er over 200 nm . Der er også solblinde fotokatoder lavet af K-Br ( kaliumbromid ) og Rb-Te ( rubidium telluride )
Hovedkarakteristika for fotokatoder
- Kvanteudbyttet af fotoelektronemission er antallet af fotoelektroner pr. absorberet foton.
- Integreret energifølsomhed - forholdet mellem fotostrøm og effekten af den indfaldende stråling, målt i ampere pr. watt.
- Integral fotometrisk følsomhed - forholdet mellem fotostrøm og den indfaldende lysstrøm fra en standardlyskilde (en glødelampe med en wolframglødetråd opvarmet til en temperatur på 2850 K ), målt i ampere pr . lumen .
- Mørk strømtæthed. Målt i ampere pr. cm2 afhænger det af temperaturen.
- Strømmodstand er den maksimale fotostrømtæthed, der ikke fører til nedbrydning af fotokatoden.
- Driftstemperaturområde
Litteratur
- A. G. Berkovsky, V. A. Gavanin, I. N. Zaidel. Vakuum fotoelektroniske enheder. - M . : Radio og kommunikation, 1988. - 272 s. - ISBN 5-256-00133-7 .
- Sommer, A. Fotoemissionsmaterialer. - M . : Energi, 1973. - 177 s.
Links