一種用于混合型光電探測器的電子光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種用于混合型光電探測器的電子光學(xué)系統(tǒng)，屬于真空與半導(dǎo)體混合型光電探測技術(shù)領(lǐng)域，可用于混合型光電探測器、具有明顯電子聚焦作用。
【背景技術(shù)】
[0002]光電探測領(lǐng)域憑借其廣泛的應(yīng)用前景和巨大的戰(zhàn)略價值，目前已經(jīng)成為各國大力發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域。在種類眾多的光電探測器中，混合型光電探測器是20世紀(jì)90年代才發(fā)展起來的一種新型光電探測器，它融合了真空光電器件與半導(dǎo)體光電器件的優(yōu)點(diǎn)，同時彌補(bǔ)了后兩類缺點(diǎn)與不足，廣泛應(yīng)用于高能物理、醫(yī)療儀器、生物檢測、量子通信、天文觀察以及激光測距等領(lǐng)域。
[0003]混合型光電探測器的整管結(jié)構(gòu)采用類似真空光電器件的金屬-陶瓷結(jié)構(gòu)，陰極采用真空器件的光電陰極，陽極采用半導(dǎo)體探測器，工作時光電陰極上產(chǎn)生的光電子經(jīng)加速后轟擊在半導(dǎo)體材料的表面，產(chǎn)生數(shù)千倍的增益，轟擊產(chǎn)生的電子-空穴對被半導(dǎo)體探測器結(jié)區(qū)收集后實(shí)現(xiàn)信號輸出。因此，混合型光電探測器兼具了真空器件光敏面面積大、靈敏度高、響應(yīng)速度快、噪聲低、增益高和半導(dǎo)體器件動態(tài)范圍大、功耗低等優(yōu)點(diǎn)。
[0004]由于半導(dǎo)體探測器一般尺寸較小，要實(shí)現(xiàn)較大的探測光敏面積，必須在光電陰極與半導(dǎo)體探測器之間增加電子光學(xué)系統(tǒng)，否則容易造成探測信號的損失，進(jìn)而導(dǎo)致輸出信號減小。此外，如果沒有電子光學(xué)系統(tǒng)，混合型器件中產(chǎn)生的光電子可能直接轟擊在半導(dǎo)體探測器邊緣，造成器件暗電流升高甚至器件失效。然而目前絕大部分的混合型器件都未采用電子光學(xué)系統(tǒng)或者采用的電子光學(xué)系統(tǒng)縮小倍率較低，如日本濱松公司最新研制的R10467-40型混合型光電探測器采用電子光學(xué)系統(tǒng)，縮小倍率只有3。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提出的是一種用于混合型光電探測器的電子光學(xué)系統(tǒng)，其目的在于為混合型光電探測器提供一種聚焦倍率高、抗干擾能力強(qiáng)的電子光學(xué)系統(tǒng)，該電子光學(xué)系統(tǒng)的制作與混合型光電探測器的制備工藝完全兼容，在不降低器件性能的前提下，可有效地將光電陰極上產(chǎn)生的光電子聚焦到尺寸較小的半導(dǎo)體探測器上，適合混合型光電器件的工作特點(diǎn)，并且加工簡單、裝配方便、可靠性高。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:其特征是采用三電極聚焦結(jié)構(gòu)，即上電極、上聚焦電極、下聚焦電極，還包括:光電陰極、聚焦筒、A陶瓷環(huán)、B陶瓷環(huán)；其中光電陰極制作在石英玻璃即上電極上，光電陰極與聚焦筒互相導(dǎo)通，聚焦筒與光電陰極電位相同；聚焦筒和上聚焦電極之間以及所述的上聚焦電極與下聚焦電極之間通過A陶瓷環(huán)及B陶瓷環(huán)控制距離并實(shí)現(xiàn)絕緣。
[0007]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:該用于混合型光電探測器的電子光學(xué)系統(tǒng)采用三電極聚焦結(jié)構(gòu)，中間采用陶瓷絕緣，該種結(jié)構(gòu)的電子光學(xué)系統(tǒng)的制作方法與混合型光電器件制備工藝完全兼容，并且下聚焦電極裝配有聚焦極帽，聚焦效果明顯，縮小倍率可達(dá)7倍以上，因而可以有效地將光電陰極上產(chǎn)生的光電子會聚到尺寸較小的半導(dǎo)體陽極探測器上，極大地提高了混合型光電器件的有效探測面積，并且具有加工簡單、裝配方便、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，特別適合用于混合型光電探測器。
【附圖說明】
[0008]圖1是本發(fā)明用于混合型光電探測器的電子光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]圖中的I是石英玻璃(上電極)、2是光電陰極、3是聚焦筒、4是陶瓷環(huán)、5是上聚焦電極、6是聚焦電極帽、7是下聚焦電極、8是半導(dǎo)體陽極探測器、9是陽極底座、10是引針、11是引針基座。
【具體實(shí)施方式】
[0010]一種用于混合型光電探測器的電子光學(xué)系統(tǒng)，采用三電極聚焦結(jié)構(gòu)，即上電極(石英玻璃)1、上聚焦電極5、下聚焦電極7，還包括:光電陰極2、聚焦筒3、A陶瓷環(huán)4、B陶瓷環(huán)4 ;其中光電陰極2制作在石英玻璃即上電極I上，光電陰極2與聚焦筒3互相導(dǎo)通，聚焦筒3與光電陰極2電位相同；聚焦筒3和上聚焦電極5之間以及所述的上聚焦電極5與下聚焦電極之間通過A陶瓷環(huán)4及B陶瓷環(huán)4控制距離并實(shí)現(xiàn)絕緣。
[0011]所述聚焦筒為圓筒形結(jié)構(gòu)。
[0012]所述下聚焦電極7電位高于上聚焦電極5電位，所述上聚焦電極5電位所述聚焦筒3高度與其下方的陶瓷環(huán)4高度之比為3/5~3/4。
[0013]所述上聚焦電極5采用帶有圓孔的圓板形結(jié)構(gòu)，其內(nèi)徑與聚焦筒3內(nèi)徑之比為1/3?1/2。
[0014]所述下聚焦電極7為帶有聚焦極帽的圓板形結(jié)構(gòu)，下聚焦電極7上通過焊接固定有聚焦電極帽6，聚焦極帽6內(nèi)徑為聚焦筒3內(nèi)徑的1/6~1/4。
[0015]所述光電陰極2上產(chǎn)生的光電子聚焦在半導(dǎo)體探測器8上，大尺寸光電陰極2與其產(chǎn)生的光電子聚焦在小尺寸的半導(dǎo)體探測器8上，縮小倍率達(dá)7倍以上。
[0016]所述半導(dǎo)體探測器8固定在引針基座11上，半導(dǎo)體探測器的電極通過金絲超聲鍵合連接到引針10上，引針10與引針基座11均密封固定在陽極底座9上。
[0017]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步描述本發(fā)明的技術(shù)方案:
如圖1所示，該電子光學(xué)系統(tǒng)采用三電極聚焦結(jié)構(gòu)用于混合型光電探測器，將光電陰極2產(chǎn)生的光電子聚焦后轟擊在半導(dǎo)體陽極探測器8上，主要結(jié)構(gòu)包括:聚焦筒3、二個陶瓷環(huán)4、上聚焦電極5、聚焦電極帽6、下聚焦電極7組成，各零件通過釬焊實(shí)現(xiàn)滿足真空度要求的密封。光電陰極2制作在石英玻璃即上電極I上，光電陰極2與聚焦筒3連通，保證相同電位。聚焦筒3高度與其下方的陶瓷環(huán)4高度之比為3/5~3/4。上聚焦電極5采用帶有圓孔的圓板形結(jié)構(gòu)，其內(nèi)徑與聚焦筒3內(nèi)徑之比為1/3~1/2左右。聚焦電極帽6通過焊接固定在聚焦電極7上，聚焦極帽6內(nèi)徑為聚焦筒3內(nèi)徑的1/6~1/4，該電子光學(xué)系統(tǒng)的各聚焦電極之間通過陶瓷環(huán)4實(shí)現(xiàn)電極間的距離控制與絕緣。半導(dǎo)體探測器8固定在引針基座11上，半導(dǎo)體探測器的電極通過金絲超聲鍵合連接到引針10上，引針10與引針基座11均密封固定在陽極底座9上，最終通過該電子光學(xué)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)將較大尺寸的光電陰極2上產(chǎn)生光電子聚焦在較小尺寸的半導(dǎo)體探測器8上，縮小倍率達(dá)7倍以上。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于混合型光電探測器的電子光學(xué)系統(tǒng)，其特征是采用三電極聚焦結(jié)構(gòu)，即上電極、上聚焦電極、下聚焦電極，還包括:光電陰極、聚焦筒、A陶瓷環(huán)、B陶瓷環(huán)；其中光電陰極制作在石英玻璃即上電極上，光電陰極與聚焦筒互相導(dǎo)通，聚焦筒與光電陰極電位相同；聚焦筒和上聚焦電極之間以及所述的上聚焦電極與下聚焦電極之間通過A陶瓷環(huán)及B陶瓷環(huán)控制距離并實(shí)現(xiàn)絕緣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于混合型光電探測器的電子光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:所述聚焦筒為圓筒形結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于混合型光電探測器的電子光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:所述下聚焦電極電位高于上聚焦電極電位，所述上聚焦電極電位高于聚焦筒電位。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于混合型光電探測器的電子光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:所述聚焦筒高度與其下方的陶瓷環(huán)高度之比為3/5~3/4。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于混合型光電探測器的電子光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:所述上聚焦電極采用帶有圓孔的圓板形結(jié)構(gòu)，其內(nèi)徑與聚焦筒內(nèi)徑之比為1/3~1/2。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于混合型光電探測器的電子光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:所述下聚焦電極為帶有聚焦極帽的圓板形結(jié)構(gòu)，下聚焦電極上通過焊接固定有聚焦電極帽，聚焦極帽內(nèi)徑為聚焦筒內(nèi)徑的1/6~1/4。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于混合型光電探測器的電子光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:所述光電陰極上產(chǎn)生的光電子聚焦在半導(dǎo)體探測器上，大尺寸光電陰極與其產(chǎn)生的光電子聚焦在小尺寸的半導(dǎo)體探測器上，縮小倍率達(dá)7倍以上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于混合型光電探測器的電子光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:所述半導(dǎo)體探測器固定在引針基座上，半導(dǎo)體探測器的電極通過金絲超聲鍵合連接到引針上，引針與引針基座均密封固定在陽極底座上。
【專利摘要】本發(fā)明是一種用于混合型光電探測器的電子光學(xué)系統(tǒng)，采用三電極聚焦結(jié)構(gòu)，即上電極、上聚焦電極、下聚焦電極，結(jié)構(gòu)還包括：光電陰極、聚焦筒、A陶瓷環(huán)、B陶瓷環(huán)；其中光電陰極制作在石英玻璃即上電極上，光電陰極與聚焦筒互相導(dǎo)通，聚焦筒與光電陰極電位相同；聚焦筒和上聚焦電極之間以及所述的上聚焦電極與下聚焦電極之間通過A陶瓷環(huán)及B陶瓷環(huán)控制距離并實(shí)現(xiàn)絕緣。優(yōu)點(diǎn)：該電子光學(xué)系統(tǒng)聚焦效果明顯，縮小倍率可達(dá)7倍以上，可有效將光電陰極上產(chǎn)生的光電子聚焦到尺寸較小的半導(dǎo)體陽極探測器上來，適合混合型光電器件工作特點(diǎn)，并且加工簡單、裝配方便、可靠性高。
【IPC分類】H01J37-244
【公開號】CN104733272
【申請?zhí)枴緾N201510134889
【發(fā)明人】徐鵬霄, 溫增福, 汪述猛, 唐光華, 戴麗英, 唐家業(yè), 王旺平, 姚勇
【申請人】中國電子科技集團(tuán)公司第五十五研究所
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2015年3月26日