Приборы усиления фототока и изображений.

Усиление потока фотоэлектронов происходит за счёт явления вторичной электронной эмиссии. Рассмотрим это явление. Вторичная электронная эмиссия – это эффект испускания электронов поверхностями, бомбардируемыми пучком горячих электронов. Свойства этих поверхностей описываются коэффициентом вторичной эмиссии d - отношением числа вторичных электронов к числу первичных.Оба процесса эмиссии - и первичный и вторичный, имеют свои сходства. Главное отличие состоит в том, что при вторичной эмиссии каждый первичный электрон вызывает на вторичных катодах эмиссию, как правило, нескольких (больше одного) электронов, в то время как для эмиссии одного фотоэлектрона необходим один или несколько фотонов.

Процесс вторичной эмиссии включает в себя три этапа:

1. Первичные электроны проникают в эмиттер на глубину Z = aUb, {a;b} - константы материала. Количество генерируемых при этом вторичных электронов определятся формулой G=U/wZ, w - средняя энергия отражённой пары электрон-дырка.

2. Вторичный электрон движется к поверхности по закону диффузии, который для двумерного случая имеет вид:

где n - концентрация неравновесных электронов, D_d -коэффициент диффузии электронов; L_d - диффузионная длина пробега электронов.

3. Имея достаточную энергию, электроны на границе выхода в вакуум преодолевают потенциальный барьер на границе выхода в вакуум с некоторой собственной энергией. Для материалов с ОЭС вероятность выхода зависит от рассеяния энергии при взаимодействии с фононами в приповерхностной области и потерь при прохождении через адсорбированную плёнку.

Количество возникающих вторичных электронов зависит от энергии первичных. Двигаясь с большой скоростью, они не всегда успевают передать необходимую для возбуждения часть своей энергии электронам твёрдого тела. Поэтому плотность вторичных электронов возрастает по окончании импульсного пакета первичных, где их скорость меньше. Т.е. при увеличении энергии первичных число вторичных возрастает, но места образования большей их части удаляются от поверхности. По мере движения к поверхности энергия вторичных электронов рассеивается при столкновении с другими, а также с оптическими фотонами. Поэтому вероятность выхода вторичных электронов в вакуум тем выше, чем ближе место их рождения к поверхности. Существует оптимальное значение энергии первичных электронов U_опт, при которой коэффициент вторичной эмиссии максимален.

Имеет место запаздывание вторичных электронов t_зап. Оно должно зависеть от свойств материала (определяется глубиной выхода вторичных электронов и энергией первичных электронов) и влияет на временное разрешение прибора.

Учитывая разнообразие предложений и информации, введено понятие эффективные эмиттеры электронов. Их ещё называют динодами. Известно два их конструктивных варианта:

а) отражательные (вторичные электроны движутся навстречу поверхности).

б) плёночные (работающие на «прострел»).

По технологии они делятся на четыре группы:

а) сплавные;

б) обработанные парами щелочных металлов;

в) из материала с ОЭС;

г) из восстановленных свинцовосиликатных стёкол.

Известны также диноды из керамики и полимеров.

Дата добавления: 2015-12-08