RU141786U1

RU141786U1 - PHOTOELECTRONIC PROXIMITY TYPE WITH PHOTOCATHODE BASED ON HETEROSTRUCTURE А3В5

Info

Publication number: RU141786U1
Application number: RU2013159212/07U
Authority: RU
Inventors: Андрей Владимирович Пашук; Михаил Рувимович Айнбунд; Олег Витальевич Алымов; Елена Евгеньевна Левина; Иван Алексеевич Свищёв; Ольга Васильевна Чернова
Original assignee: Открытое акционерное общество "Центральный научно-исследовательский институт "Электрон"
Priority date: 2013-12-30
Filing date: 2013-12-30
Publication date: 2014-06-10

Abstract

Фотоэлектронный прибор типа проксимити состоит из последовательно расположенных в вакуумном корпусе входного окна с фотокатодом, служащим для испускания электронов под действием регистрируемого излучения, и расположенного напротив него анода с электронночувствительным элементом, преобразующим поток электронов в рабочий сигнал, а также блока питания, отличающийся тем, что фотокатод состоит последовательно из подложки, рабочего слоя, выполненного на основе гетероструктуры AlGa()N, и нанесенной на него сетки электродов, каждый из которых состоит из слоя изолятора и слоя проводника.A proximity type photoelectronic device consists of an input window sequentially arranged in a vacuum casing with a photocathode serving to emit electrons under the action of the detected radiation, and an anode with an electron-sensitive element converting the electron flux into a working signal, as well as a power supply unit, characterized in that The photocathode consistently consists of a substrate, a working layer made on the basis of the AlGa () N heterostructure, and a grid of electrodes deposited on it, each of which consists of an insulator layer and a conductor layer.

Description

Полезная модель относится к фотоэлектронным приборам, содержащим фотокатод на основе гетероструктуры A₃B₅, предназначенным для работы в режиме стробирования. Данные системы могут быть использованы в научно-исследовательских целях, для специальных применений, а так же в гражданской индустрии.The utility model relates to photoelectronic devices containing a photocathode based on the A ₃ B ₅ heterostructure, designed to operate in the gating mode. These systems can be used for research purposes, for special applications, as well as in the civilian industry.

Известен класс фотоэлектронных приборов типа проксимити, предназначенных для регистрации оптических изображений, как правило, низкого уровня освещенности в различных спектральных диапазонах. Особенностью конструкции приборов типа проксимити (от англ. proximity - приближение) является малое расстояние между фотокатодом, преобразующим оптический сигнал в поток электронов, и экраном, формирующим изображение. Класс данных приборов включает электронно-оптические преобразователи для усиления яркости и фоточувствительные приборы для регистрации изображений в виде электрического сигнала. В первом случае экраном является люминесцентный слой на аноде, формирующий изображение в оптическом диапазоне, во втором случае экраном является электронночувствительная матрица ППЗ (прибор с переносом заряда), формирующая электрический сигнал.A known class of photoelectronic devices such as proximity is designed to record optical images, usually of low light levels in various spectral ranges. A feature of the design of devices of the proximity type (from the English proximity - approximation) is the small distance between the photocathode, which converts the optical signal into an electron stream, and the screen that forms the image. The class of these devices includes electron-optical converters for enhancing brightness and photosensitive devices for recording images in the form of an electrical signal. In the first case, the screen is a luminescent layer on the anode, which forms an image in the optical range, in the second case, the screen is an electron-sensitive SCR matrix (charge transfer device), which forms an electrical signal.

Так, например, известен патент US №5466924 от 14.11.1995 (патентообладатель U.S. Philips Corp., Tarrytown, N.Y. (US)), в котором описан фотоэлектронный прибор типа проксимити для усиления яркости изображения. Прибор имеет входное окно с фотокатодом, приближенным к люминесцентному экрану. Недостаток данного устройства заключается в невозможности его использовать в режиме стробирования при использовании фотокатодов с гетероструктурой, например Al_xGa_(1-X)N. Фотокатод на основе данной структуры всегда "включен", т.е. генерирует фототок при минимальном освещении без приложения к фотокатоду дополнительного напряжения. Из-за малого расстояния в зазор между фотокатодом и экраном технически сложно вмонтировать электрод для запирания фотокатода.So, for example, US patent No. 5466924 from 11/14/1995 (patentee US Philips Corp., Tarrytown, NY (US)) is known, which describes a proximity sensor type photoelectronic device for enhancing image brightness. The device has an input window with a photocathode close to the fluorescent screen. The disadvantage of this device is that it cannot be used in the gating mode when using photocathodes with a heterostructure, for example, Al _x Ga _(1-X) N. A photocathode based on this structure is always "on", i.e. generates a photocurrent at minimum illumination without applying additional voltage to the photocathode. Due to the small distance in the gap between the photocathode and the screen, it is technically difficult to mount the electrode to lock the photocathode.

Задача, решаемая в данной полезной модели, состоит в создании фотоэлектронного прибора типа проксимити с фотокатодом на основе гетероструктуры A₃B₅, пригодного для работы в режиме стробирования. Технический результат заключается в обеспечении возможности запирания фотокатода в фоточувствительном приборе.The problem to be solved in this utility model is to create a proximity type photoelectronic device with a photocathode based on the A ₃ B ₅ heterostructure suitable for operation in the gating mode. The technical result consists in providing the ability to lock the photocathode in a photosensitive device.

Это достигается за счет того, что фотоэлектронный прибор типа проксимити состоит из последовательно расположенных в вакуумном корпусе входного окна с фотокатодом, служащим для испускания электронов под действием регистрируемого излучения, и расположенного напротив него анода с электронночувствительным элементом, преобразующим поток электронов в рабочий сигнал, а так же блока питания, отличается тем, что фотокатод состоит последовательно из подложки, рабочего слоя, выполненного на основе гетероструктуры Al_xGa_(1-X)N, и нанесенной на него сетки электродов, каждый из которых состоит из слоя изолятора и слоя проводника.This is achieved due to the fact that the proximity sensor type consists of an input window sequentially located in the vacuum casing with a photocathode serving to emit electrons under the action of the detected radiation, and an anode located opposite it with an electron-sensitive element that converts the electron flux into a working signal, and same power supply unit, characterized in that the photocathode consistently consists of a substrate, a working layer made on the basis of the heterostructure Al _x Ga _(1-X) N, and deposited on it grid of electrodes, each of which consists of an insulator layer and a conductor layer.

На рис. 1 представлено изображение схемы фотоэлектронного прибора типа проксимити. Фотоэлектронный прибор типа проксимити состоит из последовательно расположенных в вакуумном корпусе 1 входного окна с фотокатодом 2, служащим для испускания электронов под действием регистрируемого излучения, и расположенного напротив него анода с электронночувствительным элементом 3 (электронночувствительной матрицей или люминесцентным экраном), преобразующим поток электронов в рабочий сигнал, а так же блока питания (на рис. не показан) для подачи напряжения на соответствующие элементы. На рис. 2 изображен фотокатод. Фотокатод 2 состоит последовательно из механической подложки 2a, служащей для механической опоры при изготовлении фотокатода, технологической подложки 2b, служащей для выращивания на нем кристаллической решетки рабочего слоя, непосредствен рабочего слоя 2c, выполненного на основе гетероструктуры Al_xGa_(1-X)N, служащего для поглощения излучения и генерирования фотоэлектронов. На рабочий слой 2c нанесена сетка электродов, каждый из которых состоит из слоя изолятора 2d, (полупроводника с высоким сопротивлением, например, SiO_X<2) и слоя проводника (металла) 2e. Сетка в общем случае может быть различной формы и размера ячеек, размер электрода порядка 2 микрон, а расстояние между электродами ~40 микрон. В завершение технологического процесса изготовления фотокатода его поверхность с сеткой очувствляют парами щелочного металла, например Цезия (Cs).In fig. 1 is a schematic illustration of a proximity sensor type photoelectric device. A proximity sensor type photoelectronic device consists of an input window sequentially located in a vacuum housing 1 with a photocathode 2, which serves to emit electrons under the action of the detected radiation, and an anode located opposite it with an electron-sensitive element 3 (electron-sensitive matrix or luminescent screen), which converts the electron flux into a working signal , as well as a power supply unit (not shown in the figure) for supplying voltage to the corresponding elements. In fig. 2 shows a photocathode. Photocathode 2 consistently consists of a mechanical substrate 2a, which serves as a mechanical support in the manufacture of the photocathode, a technological substrate 2b, which serves to grow a crystal lattice of the working layer on it, directly the working layer 2c, made on the basis of the Al _x Ga _(1-X) N heterostructure, serving to absorb radiation and generate photoelectrons. A grid of electrodes is applied to the working layer 2c, each of which consists of an insulator layer 2d (a semiconductor with a high resistance, for example, SiO _{X <2} ) and a layer of a conductor (metal) 2e. The grid in the general case can be of different shape and cell size, the electrode size is about 2 microns, and the distance between the electrodes is ~ 40 microns. At the end of the photocathode manufacturing process, its surface with a grid is sensed with alkali metal vapors, such as Cesium (Cs).

Данное устройство работает следующим образом. Излучения проходит через входное окно, преодолевает подложку фотокатода 2, проходит технологические слои 2a и 2b, попадает на рабочий слой 2c, где происходит генерирование фотоэлектронов. Для запирания фотокатода на металлический слой сетки 2e подается отрицательное напряжение, препятствующее вылету электронов из фотокатода. При подаче на сетку электродов переменного напряжения фотоэлектронный прибор может работать в режиме стробирования.This device operates as follows. The radiation passes through the input window, overcomes the substrate of the photocathode 2, passes the technological layers 2a and 2b, and enters the working layer 2c, where photoelectrons are generated. To lock the photocathode, a negative voltage is applied to the metal layer of the grid 2e, which prevents the escape of electrons from the photocathode. When applying alternating voltage electrodes to the grid, the photoelectronic device can operate in the gating mode.

Таким образом, представлено техническое решение, обеспечивающее возможность запирания фотокатода в фотоэлектронном приборе типа проксимити.Thus, a technical solution is presented that provides the ability to lock the photocathode in a proximity photoelectronic device.

Claims

A proximity type photoelectronic device consists of an input window sequentially located in a vacuum casing with a photocathode used to emit electrons under the action of the detected radiation, and an anode located opposite it with an electron-sensitive element that converts the electron flux into a working signal, as well as a power supply unit, characterized in that photocathode consists of a substrate successively, the working layer made based heterostructure Al _x Ga _(1-x) N, and the grid electrode applied thereto, each cat ryh layer consists of an insulator and a conductor layer.