Фотокатод

Фотокатод

Найбільш подовжню в ІЧ область спектральну характеристику має срібляно–киснево–цезієвий (киснево-цезієвий) фотокатод (AgOCs). Спектральна чутливість фотокатоду має два максимуми: у довгохвильовій області при 800 нм, і у короткохвильовій - при 300 нм. Має найдальшу із промислових фотокатодів червону межу фотоефекту кр =1200 нм.

Квантовий вихід фотокатоду у довгохвильовій області приймає значення у межах 0,3 - 0,5%.

Киснево-цезієвий фотокатод характеризується низькою роботою виходу (мінімальна величина 0,72 еВ) і малою квантовою чутливістю (порядку 0,005—0,05). Цей катод має досить високу термоемісійну здатність, що приводить до необхідності врахування емісії електронів навіть при кімнатній температурі. У зв’язку з цим часто застосовується охолодження до -30 °С. Термострум таких фотокатодів при охолодженні на кожні 5 °С знижується майже у 2 рази.

Чутливість вакуумних киснево-цезієвих фотоелементів дорівнює 20- 30 мкА/лм, доходячи в деяких зразках до 50 - 60 мкА/лм, у газонаповнених фотоелементах робочий струм внаслідок іонізації газу збільшується і чутливість дорівнює в середньому 150-200 мкА/лм.

Фотокатод

Процес виготовлення напівпрозорих киснево-цезієвих фотокатодів:

-нанесення напівпрозорого шару срібла;

-напуск кисню до тиску біля 1 мм.рт.ст.;

-окислення шару срібла у тліючому розряді, що збуджується у кисні;

-відкачка кисню;

-активування окисленого шару срібла парами цезію.

Фотокатод

У деяких типах фотоелектронних приладів застосовуються фотокатоди чутливі до видимого світла та високим квантовим виходом у блакитній її частині. До таких фотокатодів відносяться сполуки елементів I - V груп таблиці Менделєєва: CsSb, CsKSb, NaKSb, NaKCsSb.

Сурма з цезієм утворюють сполуки різного складу. Найбільшою чутливістю до світла у таких «одно-лужних» сполук мають сполуки типу Cs3Sb, на поверхні яких адсорбована плівка атомарного цезію, що зменшує

його роботу виходу до 1,4 еВ Максимальна світлова (інтегральна) чутливість напівпрозорого

сурмяно-цезієвого фотокатоду досягає 120 мкА/лм (при середньому значенні біля 80 мкА/лм, досягаючи в газонаповнених фотоелементах величини 150- 200 мкА/лм.). Максимум спектральної чутливості знаходиться у блакитній області спектру при = 400 - 420 нм і складає 100 - 120 мА/Вт.

червона межа спектральної характеристики відповідає видимій області кр

650 нм.

Емісійні властивості сурм'яно-цезієвого катода гірші, ніж у киснево- цезієвого, а значить вплив термоемісії на фотострум практично відсутній. Сурм'яно-цезієві катоди більш стабільні і менше чутливі до перегрівів ніж киснево-цезієві. Проте вони більш чутливі до іонного бомбардування і працюють при понижених напругах на аноді.

Фотокатод

Технологічний процес виготовлення сурмяно-цезієвого фотокатоду:

-нанесення сурми на підкладку фотокатоду;

-активування плівки сурми у парах цезію.

Іноді проводять додаткову «сенсибілізацію» (підвищення чутливості) окислення поверхні фотокатоду при низькому тиску кисню. Така обробка зміщує спектральну характеристику в область більших довжин хвиль і підвищує спектральну чутливість. Однак при цьому збільшується термострум й іноді погіршується стабільність параметрів фотокатодів.

Фотокатод

Спектральна характеристика дволужного фотокатоду KCsSb близька до характеристики однолужного сурмяно-цезієвого фотокатоду, CsSb, але має на 10-15 % більшу спектральну чутливість у блакитній області спектру.

Іноді використовують безцезієві фотокатоди, наприклад NaKSb з високою стабільністю параметрів. CsRbSb – фотокатод відрізняється від CsSb большою спектральною чутливістю та високою термостійкістю.

Трилужні (багатолужні) фотокатоди NaKCsSb характеризуються більшою протяжністю спектральної характеристики у довгохвильову область спектру до 800 нм. Максимум спектральної характеристики відповідає 420 -450 нм, а світлова чутливасть досягає 400 мкА/лм, (при середньому значені 300 - 350 мкА/лм). Товщина таких фотокатодів біля 60 нм, а термострум на порядок менший, ніж у CsSb фотокатоду.

Багатолужні фотокатоди типу «ERMA» (Extended Red Multi Alkali) мають спектральну чутливість до 600 мкА/лм, а квантовий вихід до 30 %.

Фотокатод

Рекордні показники по квантовому виходу фотокатодів у ближній ІЧ- області спектру отримані на матеріалах із сполук елементів III - V груп таблиці Менделєєва, що дало змогу створити фотокатоди з негативним електронним спорідненням (НЕС- фотокатоди). Оптимальним матеріалом для створення напівпрозорих НЕС- фотокатодів є GaAs з Езз = 1,4 еВ, що відповідає 900 нм.

Для підвищення чутливості в ІЧ – області в активний шар GaAs додають 10–15%-у добавку індію що утворює потрійну сполуку InGaAs (електронно-оптичні прилади з таким фотокатодом називають: «Extended

0,35 мА/Вт (квантовий вихід 0,003–0,04%). Низький термострум біля 5 10–14 А/см2) та значно більша інтегральна чутливість роблять цей катод перспективним для приладів нічного бачення.

Фотокатод