NL1004822C2 - Foto-elektrode. - Google Patents

Foto-elektrode. Download PDF

Info

Publication number
NL1004822C2
NL1004822C2 NL1004822A NL1004822A NL1004822C2 NL 1004822 C2 NL1004822 C2 NL 1004822C2 NL 1004822 A NL1004822 A NL 1004822A NL 1004822 A NL1004822 A NL 1004822A NL 1004822 C2 NL1004822 C2 NL 1004822C2
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
photo
value
substrate
cathode
photocathode
Prior art date
Application number
NL1004822A
Other languages
English (en)
Inventor
Diego Bisero
Gerardus Joannes Ernst
Original Assignee
Nl Laser Res
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nl Laser Res filed Critical Nl Laser Res
Priority to NL1004822A priority Critical patent/NL1004822C2/nl
Application granted granted Critical
Publication of NL1004822C2 publication Critical patent/NL1004822C2/nl

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J1/00Details of electrodes, of magnetic control means, of screens, or of the mounting or spacing thereof, common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
    • H01J1/02Main electrodes
    • H01J1/34Photo-emissive cathodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J9/00Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
    • H01J9/02Manufacture of electrodes or electrode systems
    • H01J9/12Manufacture of electrodes or electrode systems of photo-emissive cathodes; of secondary-emission electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/0903Free-electron laser
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2201/00Electrodes common to discharge tubes
    • H01J2201/34Photoemissive electrodes
    • H01J2201/342Cathodes
    • H01J2201/3421Composition of the emitting surface
    • H01J2201/3426Alkaline metal compounds, e.g. Na-K-Sb
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/02Constructional details
    • H01S3/03Constructional details of gas laser discharge tubes
    • H01S3/038Electrodes, e.g. special shape, configuration or composition

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Common Detailed Techniques For Electron Tubes Or Discharge Tubes (AREA)

Description

Titel: Foto-elektrode
De uitvinding heeft betrekking op een foto-elektrode, en meer in het bijzonder op een foto-elektrode die geschikt is om te worden toegepast in een vrije-elektronlaser ("free electron laser").
5 Voorts heeft de uitvinding betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een dergelijke foto-elektrode.
Een vrije-elektronlaser ("free electron laser") is op zich bekend, en de aard en constructie daarvan vormt geen onderwerp van de onderhavige aanvrage. Volstaan wordt met op 10 te merken, dat in een dergelijke laser elektronen worden gedwongen een gebogen baan af te leggen, waarbij straling wordt gegenereerd. Daarbij wordt bij voorkeur gebruik gemaakt van een foto-elektrode, dat wil zeggen een orgaan dat is ontworpen om bij bestraling met licht met een voorafbepaalde 15 golflengte elektronen te genereren (foto-emissie), welke gegenereerde elektronen onder invloed van een elektrisch veld worden versneld tot een voorafbepaalde energie. Een dergelijke elektrode zal in het hiernavolgende ook worden aangeduid met de term "foto-kathode".
20 Een foto-kathode dient te voldoen aan onder meer de volgende criteria, in de eerste plaats moet de foto-kathode compatibel zijn met het in een free electron laser heersende ultra-hoge vacuüm. In de tweede plaats is een hoge quantum-efficiency (QE) gewenst, waarmee wordt bedoeld de verhouding 25 tussen het aantal uit de foto-kathode vrijgemaakte elektronen en het aantal op de foto-kathode ingestraalde fotonen. Voorts is een lange levensduur gewenst, hetgeen in de praktijk neerkomt op de tijdsduur dat de quantum-efficiency tijdens bedrijf hoger is dan een voorafbepaalde waarde.
30 Een materiaal dat geschikt is gebleken voor gebruik als foto-kathode, is Cs2Te. Dit materiaal heeft echter onder meer het belangrijke nadeel, dat het niet stabiel genoeg is.
Tijdens gebruik kan Cs verdampen uit de foto-kathode, waardoor 1004822 2 niet alleen de quantum-efficiency vermindert, maar waardoor ook vonken veroorzaakt kunnen worden in de versneller van de free electron laser.
Het is derhalve een doel van de onderhavige uitvinding om 5 een alternatief materiaal te verschaffen dat bruikbaar is als foto-emitterend materiaal in een foto-kathode voor bijvoorbeeld een free electron laser. Meer in het bijzonder beoogt de onderhavige uitvinding een foto-kathode te verschaffen die een goede levensduur heeft, en waarvan het foto-emitterend 10 materiaal chemisch stabieler is dan Cs2Te. Nog meer in het bijzonder beoogt de onderhavige uitvinding een foto-kathode te verschaffen waarvan de quantum-efficiency beter is dan met Cs2Te wordt bereikt.
Volgens een belangrijk aspect van de onderhavige 15 uitvinding bevat een foto-kathode de elementen Cs, K en Te in combinatie.
De bovengenoemde en andere aspecten, kenmerken en voordelen van de onderhavige uitvinding zullen verduidelijkt worden door de hiernavolgende beschrijving van een 20 uitvoeringsvorm van een foto-kathode volgens de uitvinding, onder verwijzing naar de tekening, waarin: figuur 1 schematisch een gedeelte van een free electron laser toont; figuur 2 voor een bepaald experiment de gemeten quantum-25 efficiency als functie van de neerslagtijd toont; en figuur 3 de spectrale respons toont van een volgens de onderhavige uitvinding vervaardigde Cs-K-Te-fotokathode.
Figuur 1 toont schematisch een gedeelte van een free 30 electron laser 1, omvattende een versnellerruimte 2 met daarin opgesteld een foto-kathode 10. Bij bestraling met licht 3, afkomstig van een laserbron 4, emitteert de foto-kathode 10 elektronen 5, die door ter wille van de eenvoud niet weergegeven versnellingsmiddelen worden versneld en de 35 versnellingsruimte 2 via de uitgang 6 daarvan verlaten om de laserruimte 7 van de free electron laser 1 te bereiken.
1004822 3
De free electron laser 1 is voorzien van een preparatiekamer 8. De foto-kathode 10 is gemonteerd op een langwerpige drager 11, die axiaal verplaatsbaar is tussen een uitgeschoven stand waarbij de foto-kathode 10 zich in de 5 bedrijfspositie in de versnellerruimte 2 bevindt, zoals weergegeven in figuur 1, en een ingetrokken stand waarbij de foto-kathode 10 zich in een preparatiepositie bevindt in de preparatiekamer 8.
De gebruikelijke gang van zaken bij het bedrijven van de 10 free electron laser 1 is als volgt. Eerst wordt een substraat voor de foto-kathode 10 gemonteerd op de drager 11, en deze wordt in de preparatiepositie gebracht. Vervolgens wordt de preparatiekamer 8 gesloten en geëvacueerd tot ultrahoogvacuüm, waarna vervaardigingsstappen worden uitgevoerd voor het 15 vervaardigen van een foto-emissielaag op het substraat.
Wanneer deze laag gereed is, wordt de preparatiekamer 8 in communicatie gebracht met de versnellerruimte 2, wordt de drager 11 in de bedrijfspositie in de versnellerruimte 2 gebracht, en kan de free electron laser 1 in bedrijf worden 20 genomen, totdat door "slijtage" de quantumefficiency van de foto-emissielaag te klein is geworden.
Daarna wordt het bovenbeschreven proces herhaald. In een praktijksituatie waarbij de foto-emissielaag bestaat uit Cs2Te, is een preparatie/bedrijf-cyclus mogelijk gebleken met 25 een periode van ongeveer één dag, waarbij de preparatie enkele uren duurt, en waarbij de levensduur van de foto-emissielaag eveneens enkele uren bedraagt.
In het hiernavolgende zullen de foto-emitterende 30 eigenschappen van het volgens de onderhavige uitvinding voorgestelde foto-emitterende materiaal worden gedemonstreerd door bespreking van testresultaten van een volgens de onderhavige voorstellen vervaardigde foto-kathode.
Op de drager 11 werd een substraat voor een foto-kathode 35 bevestigd. Het substraat was vervaardigd van molybdeen, maar andere geschikte materialen zijn ook mogelijk.
- -V. - - , • - r . C ' 4
Vervolgens werd door middel van een op zich bekende depositie-methode op het substraat een dunne Te-laag aangebracht, welke methode in het hiernavolgende slechts kort, op samenvattende wijze, zal worden besproken. Een op een actuator 5 bevestigde houder met Te werd gepositioneerd in de nabijheid van het Mo-substraat, en verhit tot een temperatuur van ongeveer 300 °C. De temperatuur van het substraat werd op een lagere waarde gehoudens in het hier besproken voorbeeld-experiment op ongeveer 120 °C. De druk in de preparatiekamer 8 10 bedroeg ongeveer 10~10 - 10-9 Torr.
Het Te verdampt, en slaat neer op het koudere substraat. Het neerslagproces werd gecontinueerd gedurende ongeveer 30 minuten. Hoewel dit niet experimenteel is geverifieerd, wordt aangenomen dat de dikte van de aldus neergeslagen Te-laag 15 ongeveer enkele tientallen nanometers bedraagt.
Vervolgens werd op vergelijkbare wijze K neergeslagen op de Te-laag, waarbij echter de temperatuur van een houder met K hoger moet worden gekozen dan de eerder genoemde temperatuur voor de Te-houder, omdat het verdampingspunt van K hoger ligt 20 dan dat van Te, zoals voor een deskundige duidelijk zal zijn. Een geschikt gebleken temperatuur voor de K-houder is ongeveer 500 °C, en werd toegepast bij het onderhavige experiment. De temperatuur TSUb van het substraat werd weer op ongeveer 120 eC gehouden.
25 Vervolgens werd op vergelijkbare wijze Cs neergeslagen op de Te-K-compositie, waarbij de temperatuur van een houder met Cs op ongeveer 565 °C werd gehouden. De temperatuur T8Ub van het substraat werd nu op ongeveer 150 eC gehouden.
Zoals eerder vermeld, is de quantum-efficiency QE een 30 belangrijke parameter met betrekking tot de kwaliteit van een foto-kathode, welke parameter in het kader van de onderhavige uitvinding wordt gedefinieerd als het aantal geproduceerde elektronen gedeeld door het aantal opvallende fotonen, en kan worden uitgedrukt in procenten. Deze parameter werd tijdens 35 het neerslagproces van Cs en K gemeten bij verschillende golflengten. Daartoe werd het substraat bestraald met licht afkomstig van een kwiklamp, waarbij verschillende r ' ' ; 5 banddoorlaat-interferentiefilters werden toegepast voor het selecteren van gewenste golflengtebanden, zoals voor een deskundige duidelijk zal zijn. De fotostroom van de kathode werd gemeten met behulp van een pico-ampèremeter, waarbij de 5 kathode met behulp van een batterij werd voorgespannen (bias) op een waarde van -90 V.
Figuur 2 toont een illustratieve grafiek van de gemeten QE bij 259 nm als functie van de neerslagtijd t, voor een experiment waarbij de temperatuur Teub van het substraat 10 initieel op ongeveer 120 °C werd gehouden tijdens het neerslaan van Te en K, en op ongeveer 150 °c werd gehouden tijdens het neerslaan van Cs. Het nulpunt van de horizontale as correspondeert met het begin van de neerslag van K.
In deze grafiek zijn zes stadia te herkennen, als volgt: 15 1) In het eerste stadium is QE nul, althans zeer laag; in het weergegeven voorbeeld duurt het eerste stadium ongeveer 10 minuten.
2) In het tweede stadium neemt QE relatief snel toe als functie van de tijd? in het weergegeven voorbeeld duurt het 20 tweede stadium ongeveer 3 minuten.
3) In het derde stadium is QE vrijwel constant; in het weergegeven voorbeeld duurt het derde stadium vrij kort, minder dan een minuut. De in dit stadium bereikte waarde van QE zal in het hiernavolgende ook worden aangeduid als maximale 25 waarde QEm,k* en de neerslagtijd waarbij deze maximale waarde Qem,k wordt bereikt, zal in het hiernavolgende ook worden aangeduid als tMfK. In het weergegeven voorbeeld bedraagt tM,K dus ongeveer 13 minuten, en bedraagt QEm,k ongeveer 7,5%.
4) In het vierde stadium neemt QE relatief snel af als 30 functie van de tijd? in het weergegeven voorbeeld duurt het vierde stadium ongeveer 1-2 minuten. Aan het eind van het vierde stadium bedraagt QE ongeveer 6%.
5) In het vijfde stadium blijft QE vrijwel constant. De in dit stadum bereikte waarde van QE zal in het hiernavolgende 35 ook worden aangeduid als verzadigingswaarde QEs,r, en de neerslagtijd waarbij deze verzadigingswaarde QEs,k wordt bereikt, zal in het hiernavolgende ook worden aangeduid als ‘ OÜ4822 6 ts,K· in het weergegeven voorbeeld bedraagt tS/K dus ongeveer 27 minuten, en bedraagt QEs,k ongeveer 6 %.
6) Bij t = 27 min werd overgeschakeld op het neerslaan van Cs, hetgeen het begin van het zesde stadium markeert. In dit 5 zesde stadium neemt QE relatief direct snel toe als functie van de tijd. Met het voortschrijden van de tijd neemt de stijgsnelheid van QE geleidelijk af, tot QE uiteindelijk vrijwel constant blijft. De in dit stadum bereikte waarde van QE zal in het hiernavolgende ook worden aangeduid als 10 verzadigingswaarde QEs,kcs/ en de neerslagtijd waarbij deze verzadigingswaarde QEs,kcs wordt bereikt, gemeten vanaf het begin van de Cs-neerslag, zal in het hiernavolgende ook worden aangeduid als ts,KCs· In het weergegeven voorbeeld duurt het zesde stadium ongeveer 15 minuten (ts,KCs ** 15 min), en 15 bedraagt QEs,kcs ongeveer 20,8%.
In de figuur is nog met een dichte cirkel een meetpunt bij 23,4% aangeduid, welke waarde gemeten is na het verwijderen van de Cs-houder. Verondersteld wordt, dat de Cs-houder tijdens het zesde stadium gedeeltelijk het licht van de 20 kwiklamp afschermde, zodat de tijdens het zesde stadium optredende QE in feite hoger is dan de gemeten QE, en wel ongeveer 12,5%. Dit betekent, dat QEs,kcs in werkelijkheid dus ongeveer 23,4% bedraagt.
De genoemde zes stadia blijken karakteristiek te zijn 25 voor het gedrag van een Cs-K-Te fotokathode als functie van de tijd tijdens het neerslagproces van K en Cs, hoewel de genoemde waarden kunnen afhangen van de procesparameters. Zo geldt in zijn algemeenheid, dat QEm,k lager is voor hogere waarden van tSUb· 30 Vermoedelijk kan het genoemde karakteristieke gedrag worden verklaard door aan te nemen, dat de samenstelling van de oppervlaktelaag van de kathode wijzigt tijdens het vervaardigingsproces. Initieel bestaat de oppervlaktelaag in hoofdzaak uit Te (eerste stadium). Tijdens het neerslagproces 35 van K zal de K-concentratie toenemen, waarbij de samenstelling van de oppervlaktelaag vermoedelijk via Κ2Τβ3 en KTe verandert tot K2Te. Het lijkt redelijk om aan te nemen dat de foto- . ..482 2 7 emitterende eigenschappen afhankelijk zijn van de compositie van het K-Te-materiaal.
Tijdens het zesde stadium, wanneer Cs wordt toegevoegd aan de K-Te-compositie, neemt QE toe met stijgende Cs-5 concentratie, tot aan een bepaalde verzadigingswaarde.
Aangenomen wordt, dat de neergeslagen Cs-atomen diffunderen in de eerder aangebrachte K-Te-compositie.
De gemeten QE-waarde van 23,4% is bijzonder hoog. Tot nog 10 toe werd aangenomen dat CS2Te het beste materiaal was voor toepassing in het zacht-ultravioletgebied, maar de QE-waarde van dat materiaal is lager dan de QE-waarde die thans door het materiaal volgens de onderhavige uitvinding wordt geboden. Verwezen wordt bijvoorbeeld naar een artikel van S.H. Kong 15 et al in J.Appl.Phys., vol.77 (1995), blz.6031, waar voor CS2Te een QE-waarde tussen 15 en 18%, gemeten bij 251 nm, wordt gerapporteerd.
In een vergelijkend experiment is vijf maal een foto-kathode vervaardigd volgens de hierboven beschreven voorkeurs-20 procedure. Van deze foto-kathodes werd steeds QEs,kcs gemeten bij 259 nm; de gemeten waarden bevonden zich in het gebied van 21,9% tot 23,4%. In dezelfde preparatiekamer werd, onder overigens vergelijkbare omstandigheden, vijf maal een foto-kathode vervaardigd van Cs2Te, en QE werd gemeten; van deze 25 foto-kathodes bleken de gemeten waarden van QE zich te bevinden in het gebied van 10,3% tot 12,2%. Hieruit blijkt, dat de QE-waarde die thans door het materiaal volgens de onderhavige uitvinding wordt geboden, gemiddeld een factor 2 hoger is dan de QE van het bekende materiaal.
30
Figuur 3 illustreert de spectrale respons van QEs,kcs van de Cs-K-Te-fotokathode volgens de uitvinding. Ter vergelijking toont figuur 3 ook de spectrale respons van QEs,k van een K-Te-fotokathode waarvan Tsub 120 eC bedroeg, dat wil zeggen 35 een fotokathode waarbij het vervaardigingsproces werd gestopt na de vijfde stap. Voorts toont figuur 3 ter vergelijking de spectrale respons van QEs,cs van een Cs-Te-fotokathode waarvan , . . -rÓ 2¾ 8 TSub 150 °c bedroeg, dat wil zeggen een fotokathode waarbij tijdens het vervaardigingsproces de stappen 1 t/m 5 werden overgeslagen. Het blijkt, dat zowel bij relatief grote golflengten als bij relatief kleine golflengten de Cs-K-Te-5 fotokathode volgens de uitvinding een betere QE-waarde biedt dat de conventionele Cs2Te-fotokathode. In alle gevallen wordt de beste QE-waarde bereikt bij relatief kleine golflengten.
Het door de onderhavige uitvinding voorgestelde Cs-K-Te-10 emissiemateriaal blijkt in goede mate stabiel te zijn. Een exemplaar van een volgens de beschreven werkwijze vervaardigde fotokathode werd gedurende 100 uur bewaard onder een druk van ongeveer 10~10 Torr. Hierbij werd geen significante verandering van QE(259 nm) gemeten, en ook niet van de 15 spectrale respons. Dit wordt gezien als indicatie dat de levenduur tijdens bedrijf relatief lang is.
Als belangrijke oorzaak voor het verminderen van de QE tijdens bedrijf wordt gezien het verdampen van Cs uit het kathode-materiaal. Vermoed wordt, dat door de beschreven 20 werkwijze wordt bereikt, dat Cs diffundeert in de eerder gevormde compositie van Te en K, en dat het voor Cs moeilijker is om daaruit te verdampen. Dit vermoeden wordt gesteund door een experiment, waarbij tijdens de zesde stap de temperatuur lager werd gekozen dan 150 eC, namelijk 120 °C. Nadat het 25 neerslagproces was voltooid, werd de temperatuur verhoogd tot 150 eC, hetgeen een toename van de QE bleek op te leveren. Een mogelijke verklaring voor dit waargenomen verschijnsel is dat bij de lagere temperatuur Cs slecht diffundeert in de eerder gevormde compositie van Te en K, en dus als het ware een laag 30 van overmatige Cs wordt gevormd op de eerder gevormde compositie van Te en K. Door het verhogen van de temperatuur tot 150 °C werd de diffusie van die overmatige Cs gestimuleerd.
Een belangrijk aspect volgens de onderhavige uitvinding 35 is, dat vermeden wordt dat zich een laag van overmatige Cs bevindt op het oppervlak van de fotokathode, omdat daaruit 1004822 9 gemakkelijk Cs kan worden vrijgemaakt dat de versneller vervuilt.
Onderzocht is, of QEs,kcs afhangt van de duur van het 5 K-verdampings/neerslag-proces. Dit werd gedaan door het onder verwijzing naar figuur 2 beschreven proces verschillende malen te herhalen, en daarbij het starttijdstip van de zesde stap (27 min in figuur 2) te variëren. De tijdsduur van de zesde stap werd steeds zo lang gekozen, dat verzekerd werd dat de 10 verzadigingswaarde QEs,kcs werd bereikt.
Hierbij bleek, dat ts,KCs steeds ongeveer gelijk was aan de helft van de duur van het K-verdampings/neerslag-proces. Verrassenderwijs bleek, dat de verzadigingswaarde QEs,kcs niet significant verandert indien de duur van het K-verdampings/ 15 neerslag-proces wordt gevarieerd in het gebied van tM>K tot ts,K* Een mogelijke verklaring voor dit resultaat is, dat reeds bij tM>K het maximaal bereikbare resultaat wordt bereikt, en dat bij verder continueren van het K-verdampings/ neerslag-proces en een dienovereenkomstig langer Cs-verdam-20 pings/neerslag-proces alleen een dikkere Cs-K-Te-laag wordt geproduceerd, of wellicht een dikkere Cs-K-laag op Te. Om deze reden verdient het de voorkeur om het K-verdampings/neerslag-proces op het tijdstip tM,K/ of kort daarna, te beëindigen en over te gaan op het Cs-verdampings/neerslag-proces, omdat 25 daardoor de totale procesduur zo kort mogelijk wordt gehouden, en de materiaal- en energiekosten beperkt zijn.
Het zal duidelijk zijn dat de in het voorgaande besproken eigenschappen van het Cs-K-Te-emissiemateriaal bijzonder 30 veelbelovend zijn voor toepassing in een free electron laser. Deze verwachting wordt nog versterkt door een proef waarbij een volgens de onderhavige uitvinding vervaardigde kathode, welke was vervaardigd volgens het hierboven beschreven voorbeeld, werd gebruikt in de versnellerruimte 2, en de 35 vrije-elektronenlaser 1 in gebruik werd genomen. Na ca.
3 bedrijfsuren was QE gedaald tot een "resf'waarde van ongeveer 2 è 3 %, en deze "resf'waarde bleef daarna gedurende 1 C '4? 2.2.
10 langere tijd (meer dan 25 uur) stabiel. De genoemde waarde van 2 è 3 % is weliswaar aanzienlijk lager dan de initiële waarde van QE, maar altijd nog hoger dan de "rest"waarden die worden bereikt door Cs-Te-emissiemateriaal.
5
Het zal voor een deskundige duidelijk zijn dat het mogelijk is de weergegeven uitvoeringsvorm van de Cs-K-Te-fotokathode volgens de uitvinding te veranderen of te modificeren, zonder af te wijken van de uitvindingsgedachte of 10 de beschermingsomvang zoals gedefinieerd in de conclusies.
Zo is het bijvoorbeeld mogelijk dat het volgens de onderhavige uitvinding voorgestelde foto-emitterende materiaal wordt gebruikt voor andere toepassingen dan een foto-kathode van een free electron laser.
15 Ook valt het binnen de omvang van de onderhavige uitvindingsgedachte om bij de vervaardigingsprocedure de volgorde van het neerslaan van de componenten Te, K en Cs te veranderen, of om intermitterend verschillende lagen van die componenten neer te slaan, of om die componenten tegelijker-20 tijd neer te slaan, in een experiment is een foto-kathode vervaardigd volgens een procedure als in het voorgaande beschreven, met dien verstande dat de volgorde van het neerslaan van Cs en K was omgewisseld, zodat dus eerst Te, vervolgens Cs en daarna K werd neergeslagen. Ook hierbij werd 25 een nuttige QE bereikt van ongeveer 15%, welke waarde veel hoger is dan de QE van een Cs2Te-materiaal, maar niet zo hoog als de waarde die werd bereikt bij de meer gedetailleerd beschreven proces-volgorde, die derhalve de voorkeur geniet.
It 0 0 4 8 2 2

Claims (18)

1. Gebruik van een Cs-K-Te-compositie als foto-elektrisch materiaal.
2. Foto-kathode (10) voor het onder invloed van elektro-5 magnetische straling (3) emitteren van elektronen (5), omvattende een substraat en een daarop aangebrachte actieve laag die in hoofdzaak uit een Cs-K-Te-compositie bestaat.
3. Vrije-elektronlaser (1), omvattende een in een 10 versnellerruimte (2) positioneerbare fotokathode (10) volgens conclusie 2.
4. Werkwijze voor het vervaardigen van een fotokathode (10) volgens conclusie 2, omvattende de volgende stappen: 15 in een eerste stap wordt op een substraat van een geschikt materiaal, bij voorkeur molybdeen, een laag Te aangebracht; in een tweede stap wordt K neergeslagen; en in een derde stap wordt Cs neergeslagen.
5. Werkwijze volgens conclusie 4, waarbij in de eerste stap het Te wordt aangebracht door middel van een dampneerslag-proces, waarbij gedurende een eerste voorafbepaalde tijd een houder met Te wordt verhit tot een eerste voorafbepaalde temperatuur hoger dan de temperatuur (TSUb) van het substraat. 25
6. Werkwijze volgens conclusie 4 of 5, waarbij in de tweede stap het K wordt aangebracht door middel van een dampneerslag-proces, waarbij gedurende een tweede voorafbepaalde tijd een houder met K wordt verhit tot een tweede voorafbepaalde 30 temperatuur hoger dan de temperatuur (T8Ub) van het substraat.
7. Werkwijze volgens conclusie 6, waarbij de temperatuur van de K-houder op ongeveer 500 °C wordt gehouden. 1004822
* 8. Werkwijze volgens één der conclusies 6-7, waarbij althans tijdens de tweede stap TSUb wordt gehouden op een waarde van ongeveer 120 °C. 5
9. Werkwijze volgens één der conclusies 6-8, waarbij tijdens de tweede stap de quantumefficiency QE van de fotokathode wordt gemeten, en waarbij het neerslagproces van K wordt beëindigd wanneer of nadat QE een maximumwaarde QEM,K heeft 10 bereikt.
10. Werkwijze volgens één der conclusies 4-9, waarbij de tweede stap wordt uitgevoerd na de eerste stap.
11. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij in de derde stap het Cs wordt aangebracht door middel van een dampneerslagproces, waarbij gedurende een derde voorafbepaalde tijd een houder met Cs wordt verhit tot een derde voorafbepaalde temperatuur hoger dan de temperatuur (TSUb) van het 20 substraat.
12. Werkwijze volgens conclusie 11, waarbij de temperatuur van de Cs-houder op ongeveer 565 °C wordt gehouden.
13. Werkwijze volgens één der conclusies 11-12, waarbij althans tijdens de derde stap Tgub wordt gehouden op een waarde van ongeveer 150 °C.
14. Werkwijze volgens één der conclusies 11-13, waarbij 30 tijdens de derde stap de quantumefficiency QE van de fotokathode wordt gemeten, en waarbij het neerslagproces van Cs wordt beëindigd wanneer of nadat QE een verzadigingswaarde QEm,kcs heeft bereikt.
15. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de derde stap wordt uitgevoerd na de eerste stap. ' ) ·' r ?
16. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de derde stap wordt uitgevoerd na de tweede stap.
17. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij 5 de tweede stap en de derde stap afwisselend worden uitgevoerd.
18. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de tweede stap en de derde stap tegelijkertijd worden uitgevoerd. * : o 9
NL1004822A 1996-12-18 1996-12-18 Foto-elektrode. NL1004822C2 (nl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL1004822A NL1004822C2 (nl) 1996-12-18 1996-12-18 Foto-elektrode.

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL1004822A NL1004822C2 (nl) 1996-12-18 1996-12-18 Foto-elektrode.
NL1004822 1996-12-18

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL1004822C2 true NL1004822C2 (nl) 1998-06-19

Family

ID=19764087

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL1004822A NL1004822C2 (nl) 1996-12-18 1996-12-18 Foto-elektrode.

Country Status (1)

Country Link
NL (1) NL1004822C2 (nl)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3262748A (en) * 1962-02-26 1966-07-26 Alfred H Sommer Method for making u-v responsive photoemissive tubes
JPS4822650B1 (nl) * 1969-08-05 1973-07-07
US4196257A (en) * 1978-07-20 1980-04-01 Rca Corporation Bi-alkali telluride photocathode
DE3925776A1 (de) * 1988-08-04 1990-03-08 Hamamatsu Photonics Kk Verfahren zur herstellung einer photomultiplierroehre
EP0422384A1 (en) * 1989-09-28 1991-04-17 Rockwell International Corporation Regenerative ultraviolet driven photocathode
JPH0668840A (ja) * 1992-08-24 1994-03-11 Hamamatsu Photonics Kk 光電面および光電子増倍管

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3262748A (en) * 1962-02-26 1966-07-26 Alfred H Sommer Method for making u-v responsive photoemissive tubes
JPS4822650B1 (nl) * 1969-08-05 1973-07-07
US4196257A (en) * 1978-07-20 1980-04-01 Rca Corporation Bi-alkali telluride photocathode
DE3925776A1 (de) * 1988-08-04 1990-03-08 Hamamatsu Photonics Kk Verfahren zur herstellung einer photomultiplierroehre
EP0422384A1 (en) * 1989-09-28 1991-04-17 Rockwell International Corporation Regenerative ultraviolet driven photocathode
JPH0668840A (ja) * 1992-08-24 1994-03-11 Hamamatsu Photonics Kk 光電面および光電子増倍管

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DATABASE WPI Week 7328, Derwent World Patents Index; AN 73-39847u, XP002037652 *
KONG S H ET AL: "CESIUM TELLURIDE PHOTOCATHODES FICHE DE CIRCULATION DES ARTICLES", 1 June 1995, JOURNAL OF APPLIED PHYSICS, VOL. 77, NR. 11, PAGE(S) 6031 - 6038, XP000543558 *
MICHELATO P ET AL: "R & D ACTIVITY ON HIGH QE ALKALI PHOTOCATHODES FOR RF GUNS", May 1995, PROCEEDINGS OF THE 1995 PARTICLE ACCELERATOR CONFERENCE, DALLAS, MAY 1 - 5, 1995, VOL. 2, PAGE(S) 1049 - 1051, INSTITUTE OF ELECTRICAL AND ELECTRONICS ENGINEERS, XP000613093 *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 018, no. 308 (E - 1560) 13 June 1994 (1994-06-13) *
S.H. KONG ET AL: "fabrication and characterization of cesium telluride photocathodes...", NUCLEAR INSTRUMENTS AND METHODS IN NUCLEAR PHYSICS RESEARCH A, vol. 358, 1995, pages 276 - 279, XP002037651 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5728435A (en) Method for enhancing electron emission from carbon-containing cathode
Nakajima et al. Generation of ballistic electrons in nanocrystalline porous silicon layers and its application to a solid-state planar luminescent device
US5973446A (en) Field emission cathode and methods in the production thereof
FR2517470A1 (fr) Generateur d'electrons a haute densite de courant stimule par laser et son procede de fabrication
US3960620A (en) Method of making a transmission mode semiconductor photocathode
EP0543725B1 (fr) Structure de composant optique intégré contenant une terre rare, procédé de réalisation et applications
NL1004822C2 (nl) Foto-elektrode.
Sen et al. Lifetime and reliability results for a negative electron affinity photocathode in a demountable vacuum system
JP3299544B2 (ja) 電界放出カソード及びその製造方法
Michelato et al. Characterization of Cs2Te photoemissive film: formation, spectral responses and pollution
FR2723255A1 (fr) Dispositif d'affichage a emission de champ et procede pour fabriquer de tels dispositifs
Koshida et al. Visible electro-and photoluminescence from porous silicon and its related optoelectronic properties
JP2000164921A (ja) 半導体発光材料及びその製造方法並びにこれを用いた発光素子
NL1004071C2 (nl) Foto-elektrode.
US3630587A (en) Activating method for cesium activated iii-v compound photocathode using rare gas bombardment
US5463272A (en) Cathode for photoelectric emission, cathode for secondary electron emission, electron multiplier tube, and photomultiplier tube
Chao et al. Development of an Er–Ni liquid alloy ion source
Garbe et al. Efficient photoemission from GaAs epitaxial layers
JPS6191844A (ja) 光励起による電子源装置
RU2159478C2 (ru) Способ изготовления катода с автоэлектронной эмиссией, катод с автоэлектронной эмиссией и устройство автоэлектронной эмиссии
CN115924961B (zh) 氧化物光阴极材料及光阴极制作方法
WO2013102883A1 (fr) Couche luminescente formée d'un matériau ferroélectrique luminescent polarisé pour un dispositif cathodoluminescent
Steinberg Photoemission from GaAs thin films
CN1030417C (zh) 激光脉冲检测用光电发射薄膜
Van Loy et al. Measurements of barium photocathode quantum yields at four excimer laser wavelengths

Legal Events

Date Code Title Description
PD2B A search report has been drawn up
VD1 Lapsed due to non-payment of the annual fee

Effective date: 20040701