CN2704818Y - 一种电子轰击型高灵敏度位敏探测器件 - Google Patents

Abstract

一种电子轰击型高灵敏度位敏探测器件，属于光电探测技术领域中涉及的一种光电探测器件。本实用新型要解决的技术问题是：提供一种电子轰击型高灵敏度位敏探测器件。解决的技术方案是：包括被探测目标、光学物镜组、电子轰击型高灵敏度位敏探测器件，在该器件中还包括光电阴极、电子光学与光电子增强系统、电子轰击型PSD器件。光学物镜组的焦面与光电阴极的接收面重合，在位敏探测器件的真空壳体内，与光学物镜组的光轴垂直，从左至右依次排列装配光电阴极、电子光学与光电子增强系统和电子轰击型PSD器件。该位敏探测器件通过管角引线与外部的电子学处理系统连接，无噪声、灵敏度高、成像质量好。

Description

一种电子轰击型高灵敏度位敏探测器件

一、技术领域：本实用新型属于光电探测技术领域中涉及的一种电子轰击型位敏探测器件。

二、技术背景：在二十世纪六十年代以后，随着科技的进步和发展，在机器人视觉、光学仪器自动调焦、激光测距、天文观测、微光夜视、形位误差检测等诸多方面的需要，光敏型位敏探测器件逐渐地发展起来，有一种半导体位敏探测器件的发展日趋完善，这是一种基于横向光电效应工作的Si-PIN型半导体光电位敏探测器件，通称作PSD(Position sensitiveDetectove)。当有一光束入射到PSD器件的光敏面上时，在其四个周边电极上可以得到四个输出电流。再经过外部处理电路的运算处理，即可得到入射光束的位置信息。这种光敏型位敏探测器件在形位误差的检测方面应用很受欢迎，由于它能消除CCD器件的象素间隙死区，在一些领域正在逐步取代CCD。

与本实用新型最为接近的已有技术，是长春理工大学研制的光敏型位敏探测器件，如图1所示，包括被探测目标光源1、光学物镜组2、像增强器3；像增强器3是由光电阴极4、电子光学与光电子增量系统5、荧光屏6组成的，还有光电耦合组件7、光敏PSD器件8。

来自被探测目标光源1的信息，通过光学物镜组2成像在像增强器3的光电阴极4的表面上，在被探测目标光源1的作用下，光电阴极4逸出光电子，将入射的被探测目标光源1的光信息转变为光电子信息，其组分构成因入射光的波长而异。电子光学与光电子增强系统5将光电阴极4逸出的光电子图像不失真的转移到荧光屏6上，同时使光电子在数量和能量上得到足够的增强。荧光屏6使被探测目标光信息被增强后重现。光电耦合组件7将荧光屏6上的光信息耦合到光敏PSD器件8的光敏面上，并给出输出电信号，再经外部的处理电路的运算处理，即可得到被探测目标光源1的位置信息或图像，由显示器显示。

该光敏型探测器件存在的主要问题是：被探测目标光源的信号经过两次光电转换后，所得到的信息质量较差，提高信息质量又会带来较大的噪音。

三、发明内容：为了克服已有技术存在的缺陷，本实用新型的目的在于提高位敏探测器件的灵敏度，提高获得信息质量，设计一种新型位敏探测器件。

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种电子轰击型高灵敏度位敏探测器件。解决技术问题的技术方案，如图2和图3所示，包括被探测目标光源9、光学物镜组10、电子轰击型高灵敏度位敏探测器件11。电子轰击型高灵敏度位敏探测器11包括光电阴极12、电子光学与光电子增强系统13，电子轰击型PSD器件14，三者包容在一个真空壳体内。

光学物镜组10的光轴对准被探测目标光源9，光学物镜组10的焦面与光电阴极12的接收面重合，在电子轰击型高灵敏度位敏探测器件11的真空壳体内，与光学物镜组10的光轴垂直，从左至右依次排列装配光电阴极12、电子光学与光电子增强系统13和电子轰击型PSD器件14，电子轰击型高灵敏度位敏探测器件11通过管角引线与外部电子学处理系统连接。

电子轰击型PSD器件14，是一个在单晶硅片上扩散PN结形成的半导体PIN器件，包括横向电流输出电极15、电子轰击敏感层P层16、I层17、反偏N层18、反偏N层电极引线19。

电子轰击敏感层P层16，与光学物镜组10的光轴垂直，朝向并靠近电子光学与光电子增强系统13，接收从其发射出的高能电子束，I层17和反偏N层18、与电子轰击敏感层P层16紧靠排列，在电子轰击敏感层P层16的四个周边，各设置一个横向电流输出电极15，在反偏N层18上装有反偏N层电极引线19，用以施加反偏电压。

工作原理说明：被探测目标光源9发出的光信息，通过光学物镜10成像在电子轰击型高灵敏度位敏探测器件11的光电阴极12的接收面上，光电阴极12逸出光电子，电子光学与光电子增强系统13将光电阴极12逸出的光电子图像不失真的增强，被增强的高能电子束射向电子轰击型PSD器件14的电子轰击敏感层P层16，产生横向电流，由横向电流输出引线15输出，所载有光电信息，通过管角引线送往外部的电子学处理系统进行运算处理，便得出被探测目标光源9的位置信息或图像，在显示器上显示。

本实用新型的积极效果：充分利用电子轰击型PSD器件工作时的半导体增益，在正常工作条件下此增益可达到10³，由半导体理论可知，这种增益几乎没有噪声，这种增益不仅可以相对减轻对图像增强级的增益要求，还必然会减少整体噪声，直接将增强后的光电子信息，经电子轰击型PSD器件输出给外部的电子学处理电路，减少了已有技术中荧光屏和光电耦合组件两次光电转换所造成的对光电信息或图像的质量损害，大大地提高了探测位敏的灵敏度。在微光条件下可以探测被探测目标的位置。

四、附图说明：图1是已有技术的结构示意图，图2是本实用新型的结构示意图，图3是本实用新型中电子轰击型PSD器件14的结构示意图，摘要附图亦采用图2。

五、具体实施方式：本实用新型按图2和图3所示的结构实施。光学物镜组10采用口径φ＝80-100mm，焦距f＝80mm的光学物镜，电子轰击型高灵敏度位敏探测器件11中的光电阴极12采用多碱光电阴极，因波段不同而异，电子光学与光电子增强系统13采用二代倒像式微光像增强器所用相应系统，电子轰击型PSD器件14中的电子轰击敏感层P层16采用P型硅片，重掺杂P+层，I层17采用硅片本征层，反偏N层18采用N型硅片。

Claims (2)

1、一种电子轰击型高灵敏度位敏探测器件，包括被探测目标、光学物镜组、电子光学与光电子增强系统，其特征在于本实用新型还包括电子轰击型PSD器件(14)；光学物镜组(10)的光轴对准被探测目标光源(9)，光学物镜组(10)的焦面与光电阴极(12)的接收面重合，装在一个真空壳体内的、从左至右依次排列安装的光电阴极(12)、电子光学与光电子增强系统(13)和电子轰击型PSD器件(14)，三者的工作面都与光学物镜组(10)的光轴垂直，构成的电子轰击型高灵敏度位敏探测器件(11)，通过管角引线与外部的电子学处理系统连接。

2、按权利要求1所述的一种电子轰击型高灵敏度位敏探测器件，其特征在于电子轰击型PSD器件(14)是一个在单晶硅片上扩散的PN结形成的半导体PIN器件，包括横向电流输出电极(15)、电子轰击敏感层P层(16)、I层(17)、反偏N层(18)、反偏N层电极引出线(19)；电子轰击敏感层P层(16)与光学物镜组(10)的光轴垂直，朝向并靠近电子光学与光电子增强系统(13)、在电子轰击敏感层P层(16)的下面紧靠排列着有I层(17)和反偏N层(18)，在电子轰击敏感层P层(16)的四个周边各设置一个横向电流输出电极(15)，在反偏N层(18)上装有反偏N层电极引出线(19)。

Images