Способ изготовления фотокатода

 

Изобретение относится к электровакууммой технике. Цель - повышение чувствительности и уменьшение темнового тока в способе изготовления фотокатода (Ф). Для этого предварительную обработку подложки Ф парами цезия ведут при температуре (Т) 160-180^oС до появления фототока, а напыление сурьмы в парах щелочного металла ведут: при Т = 160-180^oС цезия для сурьмяно-цезиевого Ф и при Т = 180-2OO^oC калия, натрия, цезия - для многощелочного Ф, осуществляя при этом контроль за ростом фототока до его максимального значения. Способ может быть использован в тех случаях, когда невозможно осуществить контроль за напылением сурьмы визуально или с помощью прибора объективного контроля. Изобретение может быть использовано при изготовлении сурьмяно-цезиевых и многощелочных Ф для фотоэлектронных приборов.

Изобретение относится к электровакуумной технике, а именно к способам изготовления сурьмяно-цезиевых и многощелочных фотокатодов для фотоэлектронных приборов. При разработке технологии изготовления сурьмяно-цезиевых и многощелочных фотокатодов возникает задача обеспечения контроля за напылением сурьмы при формировании фотокатода в тех случаях, когда такой контроль невозможно осуществить визуально или с помощью прибора объективного контроля, например при изготовлении щелевых фотокатодов. Невозможность такого контроля приводит к ухудшению чувствительности фотокатода. Особенно это существенно при изготовлении полупрозрачных фотокатодов, для которых оптимальная толщина является одним из важнейших условий получения высокочувствительного фотокатода. Цель изобретения повышение чувствительности фотокатода за счет исключения возможности окисления сурьмы и уменьшения темнового тока за счет отсутствия избытка щелочных металлов. Способ изготовления сурьмяно-цезиевого или многощелочного фотокатода включает операции: предварительную обработку подложки фотокатода парами цезия при температуре 160-18O^oC; напыление сурьмы в парах щелочного металла (цезия для сурьмяно-цезиевого фотокатода, калия, натрия, цезия для многощелочного фотокатода); контроль за напылением сурьмы. Способ изготовления сурьмяно-цезиевого фотокатода осуществляют следующим образом. Прибор, в котором формируют фотокатод, обезгаживают по известным стандартным температурным режимам, после чего восстанавливают цезий в ампуле, находящейся вне прибора, и при температуре 160-180^oC пары цезия нагоняют в прибор. Подложка фотокатода обрабатывается парами цезия до появления фототока. Затем при данной температуре распыляют сурьму, находящуюся внутри прибора, со скоростью, обеспечивающей непрерывный рост фототока до его максимального значения. По достижении максимального значения фототока процесс распыления сурьмы прекращают, прекращают доступ цезия в прибор, для чего ампулу с остатками цезия отпаивают и резко снижают температуру в активировочной печи до комнатной. При изготовлении многощелочного (Sb-K-Na-Cs) фотокатода после обезгаживания прибора, нагонки паров цезия в прибор, обработки подложки парами цезия при температуре 160-180^oС до появления фототока ампулу с избытками цезия отпаивают. Затем восстанавливают калий в его ампуле, поднимают температуру в печи до 180-200^oС и в парах калия распыляют сурьму со скоростью, обеспечивающей непрерывный рост фототока до его максимального значения. Ампулу с остатками калия отпаивают. Затем восстанавливают натрий в ампуле и повторяют операции, аналогичные таковым при обработке сурьмы калием. Так же обрабатывают сурьму цезием. По окончании обработки сурьмы цезием распыление сурьмы прекращают. Более высокая температура (180 200^oС), при которой осуществляют обработку сурьмы парами цезия при формировании многощелочного фотокатода, в сравнении с температурой паров цезия (160-180^oС) при формировании сурьмяно-цезиевого фотокатода допустима в силу малого количества цезия, идущего на формирование Sb-K-Na-Cs-фотокатода, и малого времени, в течение которого происходит распыление сурьмы в парах цезия. Предварительная обработка поверхности подложки парами цезия исключает возможность напыления сурьмы при отсутствии паров щелочного металла, устраняя тем самым окисление сурьмы и улучшая условия активировки фотокатода, что приводит к увеличению его чувствительности. Наличие некоторого избытка паров цезия при обработке подложки не ухудшает свойств фотокатода и даже создает благоприятные условия, в частности для формирования фотокатода типа SbCs₃. Избыток или недостаток щелочного металла на подложке корректируется в процессе напыления сурьмы. Так как напыление сурьмы прекращают в момент, когда фототок достигает своего максимального значения, то в результате получают максимальную чувствительность фотокатода. В зависимости от требуемой спектральной чувствительности засветку фотокатода при его формировании осуществляют источником света с соответствующей длиной волны, для чего используют светофильтры. Непрерывный рост фототока при формировании фотокатода свидетельствует о правильном количественном соотношении взаимодействующих напыляемых металлов. Температурный режим, при котором формируют фотокатод, был выбран экспериментально. При формировании сурьмяно-цезиевого фотокатода поддерживается температура 160-180^oС, а при формировании многощелочного 18O-200^oС. Повышенная температура способствует формированию крупнозернистой структуры фотокатода, обладающей более высокой чувствительностью. Выбор нижнего и верхнего пределов температурного режима обработки фотокатода объясняется следующим. При температурах, меньших 160^oС, формирование фотокатода происходит медленно, фототок увеличивается также медленно (почти незаметно). Это затрудняет контроль за напылением сурьмы по непрерывному росту фототока. При температурах, превышающих 200^oС, пары щелочного металла более интенсивно поступают в колбу прибора, в котором формируют фотокатод. При этом распыляемой сурьмы (в процентном отношении) по отношению к поступающему щелочному металлу оказывается недостаточно, и она менее интенсивно работает как геттер щелочных металлов. Поэтому пары щелочных металлов в большей степени проникают в межэлектродные промежутки прибора и оседают на его электродах, тем самым снижая предельное напряжение питания и увеличивая уровень темновых токов (в фотоэлектронных умножителях) или фона (в электронно-оптических преобразователях). Предлагаемый способ может использоваться при изготовлении фотокатодов фотоэлектронных приборов в тех случаях, когда невозможно осуществить контроль за напылением сурьмы визуально или с помощью прибора объективного контроля. Как известно, такой контроль является наиболее распространенным.

Формула изобретения

Способ изготовления фотокатода на основе антимонидов щелочных металлов, включающий обработку подложки фотокатода парами цезия и напыление сурьмы в парах щелочного металла с проведением контроля за процессом, отличающийся тем, что, с целью увеличения чувствительности и уменьшения темнового тока, обработку подложки цезием ведут при температуре 160-180^oС до появления фототока, а напыление сурьмы осуществляют при контроле за ростом фототока до его максимального значения, при этом процесс напыления сурьмы в парах цезия проводят при температуре 160-180^oС, а в парах калия и натрия при температуре 180-200^oС.

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 36-2000

Извещение опубликовано: 27.12.2000        

---