RU2399984C1 - Усилитель-преобразователь - Google Patents
Усилитель-преобразователь Download PDFInfo
- Publication number
- RU2399984C1 RU2399984C1 RU2009100269/28A RU2009100269A RU2399984C1 RU 2399984 C1 RU2399984 C1 RU 2399984C1 RU 2009100269/28 A RU2009100269/28 A RU 2009100269/28A RU 2009100269 A RU2009100269 A RU 2009100269A RU 2399984 C1 RU2399984 C1 RU 2399984C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- diamond
- amplifier
- emitter
- dynodes
- basis
- Prior art date
Links
Landscapes
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
Изобретение относится к вакуумной эмиссионной электронике и может быть использовано при конструировании изделий и устройств вакуумной электроники, приборов ночного видения, СВЧ и микроволновой электроники. Усилитель-преобразователь состоит из эмиттера на основе углеродных наноструктурированных материалов, например углеродных нанотрубок, динодов на основе алмаза либо микроструктурированного алмаза, экранирующих электродов и коллектора на основе титана либо молибдена и представляет собой интегральную электронную схему, реализующую на изолирующей подложке функцию каскадного умножителя потока электронов. Эмиттер выполняется в виде двуслойной пленочной структуры из наноструктурированного алмаза n-типа проводимости и наноразмерной толщины алмазоподобной углеродной пленки. Технический результат - повышение коэффициента усиления и уменьшение габаритов устройства. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Данное изобретение относится к вакуумной эмиссионной электронике. Оно может быть использовано в вакуумных устройствах регистрации, усиления и отображения информации в потоках электронов.
Известны умножители потока электронов (УПЭ) [1], которые усиливают первичный электронный поток, используя эффект вторичной эмиссии электронов. Потери энергии первичной частицей происходят по ионизационному механизму и коэффициент умножения (усиления) определяется отношением энергии первичного пучка к энергии образования вторичных электронов [2]. Одно из наиболее эффективных использований УПЭ - микроканальная пластина в электронно-оптических преобразователях, позволяющая усилить двумерные изображения в электронных потоках. Недостатками умножителей [1] является незначительность величины их коэффициента умножения по сравнению с традиционными оптоволоконными умножителями, которые они превосходят по другим не менее важным рабочим характеристикам, таким как пространственное разрешение, температурный диапазон работы и стойкость к радиационным воздействиям. Возможно увеличение коэффициента усиления посредством использования последовательной схемы умножения - каскадной конструкции. Однако увеличивая таким образом коэффициент усиления, мы теряем достигнутое пространственное разрешение [3] и увеличиваем размеры устройства.
Известен умножитель [4], который конструктивно наиболее близок к заявляемому устройству и выполняет функцию усилителя-преобразователя квантов света в ток (фотоэлектронный умножитель - ФЭУ). В указанном фотоэлектронном умножителе эмитирующим электроны электродом является фотокатод, выходящий с которого (пропорционально потоку световых квантов) поток первичных электронов умножается динодами, а во внешнюю цепь электрический ток результирующего потока электронов снимается с коллекторного электрода. Диноды, определяющие коэффициент умножения, выполнены на основе металлов либо полупроводников, поверхность которых активируется к процессу вторичной эмиссии оксидными либо нитридными пленками. Недостатком такой конструкции является ее относительно большие размеры, связанные с гибридным способом ее исполнения.
Целью настоящего изобретения является разработка миниатюрной интегральной схемы умножителя потока электронов, позволяющего компактно и с большим коэффициентом умножения усиливать первоначальный электронный поток, и допускающего при этом интеграцию УПЭ в электронную схему устройства, функционально выполняющего роль усилителя-преобразователя (ФЭУ) квантов света в поток электронов, его последующее умножение и преобразование, наконец, в электрический ток внешней цепи. Достигается поставленная цель посредством изготовления планарной интегральной однокристальной схемы. А именно:
1. Усилитель-преобразователь в составе эмиттера электронов, а также в определенном порядке по отношению к нему и друг к другу расположенных электродов динодов и анода, отличающийся тем, что с целью повышения коэффициента усиления и уменьшения габаритов устройства диноды выполнены из алмаза, и введены экранирующие электроды, расположенные как и электроды эмиттера, динодов и коллектора в плоскости изолирующей подложки в строго заданном порядке.
2. Усилитель-преобразователь по п.1, отличающийся тем, что целью реализации функции преобразователя квантов света в электронный поток, последующего его усиления и преобразования потока электронов в электрический ток внешней цепи эмиттер электронов выполнен в виде наноструктурированного легированного донорной примесью алмаза, покрытого алмазоподобной углеродной пленкой наноразмерной толщины.
3. Усилитель-преобразователь по пункту 1, отличающийся тем, что эмиттер выполнен в виде массива из углеродных нанотрубок.
4. Усилитель-преобразователь по пункту 1, отличающийся тем, что диноды выполнены из алмаза с микроструктурированной поверхностью и слабо легированного акцепторами, а профиль внутренней поверхности динодов в зависимости от задач имеет строго определенную форму.
На чертеже изображено предлагаемое устройство.
Условные обозначения:
Е - автоэмиттер;
К - коллектор электронов;
D1…D8 - диноды 1…8;
G1…G8 - барьерные электроды 1…8.
Архитектура и конструкция схемы, представленная на чертеже, состоит из изолирующей подложки, на которой в строго определенном порядке расположены эмитирующий электроны автоэмиттер Е, диноды (массив электродов под номерами D1,…,Dn) - последовательно умножающие поток первичных электронов, коллектор (электрод под номером К) - принимающий поток электронов с последнего (под номером Dn) динода, экранирующие электроды (массив электродов под номерами Gi). Автоэмиттер Е выполнен на основе, например, углеродных нанотрубок либо наноструктурированных углеродных материалов (например, ребристого углерода); основа динодов (Di) выполнена из микроструктурированной алмазной пленки р-типа проводимости; коллектор (К) выполнен из термостойкого материала с низким коэффициентом вторичной эмиссии (например, тантал либо молибден).
Для более полного понимания изобретения ниже приводится пример его изготовления. На лицевой стороне изолирующей подложки осаждают металл и по заданному рисунку с помощью фотолитографии формируют контактные площадки; затем посредством магнетронного напыления осаждают пленку молибдена субмикронной толщины и формируют по заданному рисунку металлические электроды. Указанные электроды выполняют функцию как проводящей основой для осажденных затем эмитирующего покрытия и динодов, так и коллектора. Затем с помощью фотолитографии располагают по заданному рисунку зародыши из нанокристаллитов алмаза и выращивают по этому рисунку способом газофазной эпитаксии при стимуляции роста плазмой (PECVD методом) микроструктурированную алмазную пленку [5], слаболегированную акцепторами, формируя, таким образом, диноды. Далее, посредством PECVD метода с использованием наноразмерных капель катализатора как своеобразных нанореакторов для роста УНТ, сформированных на подложке на электроде из молибдена, по заданному рисунку посредством фотолитографии выращивают [6] массивы углеродных нанотрубок, формируя эмиттер и заканчивая тем самым процесс формирования устройства. Для реализации функции преобразователя квантов света в поток электронов эмиттер выполняют в виде двухслойной пленочной структуры: наноструктурированный алмаз n-типа проводимости и слаболегированная алмазоподобная углеродная пленка [7].
Заявляемое устройство может быть эффективно использовано как непосредственно в качестве усилителя-преобразователя в системах, детектирующих слабые потоки в оптическом и ближнем ИК-диапазонах, так и в системах, детектирующих слабые потоки ионизирующих излучений (многоканальные детекторные модули).
Области применения: атомные станции, предприятия, перерабатывающие отходы ядерных материалов, предприятия добычи и обогащения радиоактивных материалов и т.д.
Литература
1. Гаврилов Сергей Александрович, Ильичев Эдуард Анатольевич, Полторацкий Эдуард Алексеевич, Рычков Геннадий Сергеевич.// Патент РФ, №2222072, Усилитель электронного потока, 20.01.2004, приоритет от 16.11.2000 г.
2. В.Б.Берестецкий, Е.М.Лившиц, Л.П.Питаевский. // Релятивистская квантовая теория, ч.1. Изд. «Наука», Москва 1968.
3. Dolon P.J., Niklas W.F. "Gain Resolution of Fiber Optic Intesifier". Proc. of the Image intensifier Symposium, October 24-26, 1961 Fort Belvoir, Virginia, pp.93-103.
4. И.И. Анисимова, Б.М. Глуховской. Фотоэлектронные умножители. Москва «Советское радио» 1974.
5. С.А.Гаврилов, Н.Н.Дзбановский, Э.А.Ильичев, П.В.Минаков, Э.А.Полторацкий, Г.С.Рычков, и др. Усилитель электронного потока. // Патент РФ, №2221309 10.01.2004, приоритет от 15.06.2000.
6. Liu X., Lee С., Han S., Li C., Zhou С."Carbon nanotubes: synthesis, devices, and integrated systems".// Molecular nanoelectronics. American Science Publishers. 2003 p.1-20.
7. Э.А.Ильичев, М.А.Негодаев, В.Э.,Немировский, Э.А.Полторацкий, Г.С.Рычков. // Патент РФ, №2335031, 27.09.2008, приоритет от 17.10.2006.
Claims (4)
1. Усилитель-преобразователь, состоящий из эмиттера электронов, а также в определенном порядке по отношению к нему и друг к другу расположенных электродов динодов и анода, отличающийся тем, что диноды выполнены из алмаза и введены экранирующие электроды, расположенные, как и электроды эмиттера, динодов и коллектора, в плоскости изолирующей подложки.
2. Усилитель-преобразователь по п.1, отличающийся тем, что эмиттер электронов выполнен в виде наноструктурированного легированного донорной примесью алмаза, покрытого алмазоподобной углеродной пленкой наноразмерной толщины.
3. Усилитель-преобразователь по п.1, отличающийся тем, что эмиттер выполнен в виде массива из углеродных нанотрубок.
4. Усилитель-преобразователь по п.1, отличающийся тем, что диноды выполнены из алмаза с микроструктурированной поверхностью и слаболегированного акцепторами.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009100269/28A RU2399984C1 (ru) | 2009-01-11 | 2009-01-11 | Усилитель-преобразователь |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009100269/28A RU2399984C1 (ru) | 2009-01-11 | 2009-01-11 | Усилитель-преобразователь |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2009100269A RU2009100269A (ru) | 2010-07-20 |
RU2399984C1 true RU2399984C1 (ru) | 2010-09-20 |
Family
ID=42685426
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009100269/28A RU2399984C1 (ru) | 2009-01-11 | 2009-01-11 | Усилитель-преобразователь |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2399984C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2498455C1 (ru) * | 2012-08-01 | 2013-11-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Исток" (ФГУП "НПП "Исток") | Мощная гибридная интегральная схема свч-диапазона |
-
2009
- 2009-01-11 RU RU2009100269/28A patent/RU2399984C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
АНИСИМОВА И.И., ГЛУХОВСКИЙ В.М. Фотоэлектронные умножители. - М.: Советское радио, 1974. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2498455C1 (ru) * | 2012-08-01 | 2013-11-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Исток" (ФГУП "НПП "Исток") | Мощная гибридная интегральная схема свч-диапазона |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2009100269A (ru) | 2010-07-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101907223B1 (ko) | 나노 다이아몬드층을 가지는 전자 증배기 장치 | |
US7141785B2 (en) | Ion detector | |
EP2442350B1 (en) | Photomultiplier tube | |
Wiley et al. | Electron multipliers utilizing continuous strip surfaces | |
US5654536A (en) | Photomultiplier having a multilayer semiconductor device | |
US8507838B2 (en) | Microstructure photomultiplier assembly | |
Colson et al. | High‐gain imaging electron multiplier | |
JP2017076620A (ja) | 電子増倍を使用する真空管で使用される電子増倍構造、およびそのような電子増倍構造を備える電子増倍を使用する真空管 | |
CN101101840A (zh) | 光电阴极、电子管及电场辅助型光电阴极、阵列、电子管 | |
EP1120812B1 (en) | Integrated electron flux amplifier and collector comprising a semiconductor microchannel plate and a planar diode | |
US20040195520A1 (en) | Ion detector | |
US9102524B2 (en) | High gain photo and electron multipliers and methods of manufacture thereof | |
US6836059B2 (en) | Image intensifier and electron multiplier therefor | |
RU2399984C1 (ru) | Усилитель-преобразователь | |
JP2007520048A (ja) | イオンフィードバックを抑制した平行板型電子増倍管 | |
US6198221B1 (en) | Electron tube | |
JPH07320681A (ja) | 高感度ハイブリッド・フォトマルチプライア・チューブ | |
Séguinot et al. | Evolution of the RICH technique | |
CA2457516C (en) | Ion detector | |
Siegmund | 7. Amplifying and Position Sensitive Detectors | |
Nappi | Advances in the photodetection technologies for Cherenkov imaging applications | |
Suyama | Latest status of PMTs and related sensors | |
Leskovar | Microchannel plate photon detectors | |
Lukyanov et al. | Design and development of high-sensitive vacuum photodetectors in the National Research Institute “Electron” | |
JP2005339843A (ja) | 光電陰極及び電子管 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160112 |