RU2574214C1

RU2574214C1 - Photocathode assembly

Info

Publication number: RU2574214C1
Application number: RU2014133852/07A
Authority: RU
Inventors: Владимир Александрович Беспалов; Эдуард Анатольевич Ильичев; Геннадий Сергеевич Рычков; Георгий Николаевич Петрухин; Сергей Владимирович Куклев; Дмитрий Сергеевич Соколов; Наталья Викторовна Соколова; Сергей Станиславович Якушов; Сергей Александрович Белянченко
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "МЭЛЗ ФЭУ"
Filing date: 2014-08-19
Publication date: 2016-02-10

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: photocathode assembly consists of an optical window for input radiation and a photocathode in the form of a solid or mesh membrane structure based on a polycrystalline diamond film which is weakly doped with acceptors, or a solid polycrystalline diamond film which is weakly doped with acceptors with a nano- and microstructured surface, and a multialkali photocathode containing caesium and antimony, located on the rear side of an entrance optical window in the form of a film with the nanosize thickness of 10-30 nm at a distance of 0.1-1.0 mm from the receiving surface of the diamond photocathode.

EFFECT: wider spectral range of sensitivity to electromagnetic radiation.

1 dwg

Description

Изобретение выполняет функцию устройства, предназначенного для пропорционального преобразования оптического излучения в электрический сигнал, либо преобразования картины изображений в потоках квантов УФ части спектрального диапазона в картину изображений в фотоэлектронах. Изобретение может быть использовано в качестве фотокатодных узлов вакуумных оптоэлектронных приемников излучений (например, в ФЭУ), либо фотокатодных узлов оптоэлектронных приемников оптических изображений (например, в ЭОП). Актуальность изобретения обусловлена резко выросшим интересом к детекторам ультрафиолетового излучения, что связано как с новыми научными данными о влиянии УФ излучения на жизнь и здоровье людей, так и с реализацией технических условий для срочного решения ряда задач промышленного, медицинского, экологического и охранного характера массового назначения [1, 2].The invention performs the function of a device designed for the proportional conversion of optical radiation into an electrical signal, or the conversion of the image pattern in the quanta fluxes of the UV part of the spectral range into the image pattern in photoelectrons. The invention can be used as photocathode nodes of vacuum optoelectronic radiation receivers (for example, in PMTs), or photocathode nodes of optoelectronic optical image receivers (for example, in image intensifier tubes). The relevance of the invention is due to the sharply increased interest in ultraviolet radiation detectors, which is associated both with new scientific data on the effect of UV radiation on the life and health of people, and with the implementation of technical conditions for urgently solving a number of problems of industrial, medical, environmental and protective nature of mass purpose [ 12].

Детекторы электромагнитных излучений ультрафиолетового диапазона различаются по типу их применения, который определяется спектральным диапазоном регистрируемого излучения. В УФ-диапазоне обычно выделяют три поддиапазона: длинноволновый, или UV-A (λ=320-400 нм); средневолновый, или UV-B (λ=280-320 нм); коротковолновый, или UV-C (λ=120-280 нм). Регистрация излучений поддиапазонов UV-А (λ=320-400 нм) и UV-B (λ=280-320 нм) возможна твердотельными широкозонными полупроводниковыми фотоприемными устройствами резистивной либо p-n переходной конструкций, работающими на эффекте собственного поглощения (например, на основе нитрида галлия либо алмаза, с шириной запрещенной зоны большей 4…5 эВ), либо транзисторными фотоприемниками на основе мультислойных структур из традиционных материалов (например, на основе кремния), но с приемным слоем наноразмерной толщины и экстремально высокого качества, включая качество поверхности. В частности, высокочистый кремний с термическим образом пассивируемой двуоксидом кремния поверхностью, с плотностью состояний на границе раздела не более 10⁹ см^-2, с уровнем загрязненности фоновой примесью не превышающем 10¹² см^-3 пригоден для конструирования фотоприемников УФ диапазона, вплоть до границы в ~0,2 мкм [3]. Однако столь высокие требования к материалу доступны считанному числу производителей, а технология его получения крайне затратная. Что же касается эффективности использования для регистрации УФ квантов приемниками на основе широкозонных материалов с соответствующей шириной запрещенной зоны, то и здесь существуют свои физические и технологические проблемы. Основной из них является высокая дефектность широкозонных материалов, их загрязненность фоновой примесью, резко снижающая пороговую чувствительность и квантовую эффективность устройства в целом. В настоящее время существуют фоторезистивные и p-n переходные УФ приемники излучений чувствительные в указанной области спектра, выполненные на базе поликристаллических алмазных пленках [4]. Их токовая чувствительность достигает ~40 мА/Вт, темновой ток ~0,1-1 нА, а спектральный диапазон чувствительности 0,19-0,27 мкм при квантовой эффективности ~12%. Однако структурное совершенство поликристаллического материала низкое, а степень загрязненности неконтролируемой фоновой примесью высока. Все это ограничивает быстродействие твердотельных полупроводниковых широкозонных приемников излучений, их динамический диапазон по входу и, что крайне важно, исключает возможность их эффективного использования в качестве твердотельных (полупроводниковых) приемников изображений с приемлемым пространственным разрешением.Detectors of electromagnetic radiation in the ultraviolet range differ in the type of their application, which is determined by the spectral range of the detected radiation. Three sub-bands are usually distinguished in the UV range: long-wavelength, or UV-A (λ = 320-400 nm); medium wave, or UV-B (λ = 280-320 nm); shortwave, or UV-C (λ = 120-280 nm). The registration of the radiation of the subbands UV-A (λ = 320-400 nm) and UV-B (λ = 280-320 nm) is possible with solid-state wide-gap semiconductor photodetectors of resistive or pn transition structures operating on the intrinsic absorption effect (for example, based on gallium nitride either diamond, with a band gap greater than 4 ... 5 eV), or transistor photodetectors based on multilayer structures made of traditional materials (for example, based on silicon), but with a receiving layer of nanoscale thickness and extremely high quality, incl tea surface quality. In particular, high-purity silicon with a thermally passivated silicon dioxide surface, with a density of states at the interface of not more than 10 ⁹ cm ^-2 , with a level of contamination of the background impurity not exceeding 10 ¹² cm ^{-3 is} suitable for constructing UV photodetectors, up to the ~ 0.2 μm [3]. However, such high demands on the material are available to a limited number of manufacturers, and the technology for its production is extremely expensive. As regards the efficiency of using detectors based on wide-band materials with the corresponding band gap for the detection of UV quanta, here there are physical and technological problems. The main one is the high defectiveness of wide-gap materials, their contamination with a background impurity, which sharply reduces the threshold sensitivity and quantum efficiency of the device as a whole. Currently, there are photoresistive and pn transient UV radiation detectors sensitive in this spectral region, made on the basis of polycrystalline diamond films [4]. Their current sensitivity reaches ~ 40 mA / W, the dark current is ~ 0.1-1 nA, and the spectral sensitivity range is 0.19-0.27 μm with a quantum efficiency of ~ 12%. However, the structural perfection of the polycrystalline material is low, and the degree of contamination with an uncontrolled background impurity is high. All this limits the speed of solid-state semiconductor wide-gap radiation receivers, their dynamic input range and, which is extremely important, excludes the possibility of their effective use as solid-state (semiconductor) image receivers with acceptable spatial resolution.

Существует и другой подход - использование вакуумных фотоприемников с архитектурой ФЭУ и ЭОП [5]. Приемники этой архитектуры имеют наиболее высокую фоточувствительность, наименьшие токи утечки и стойки к температурным и дозовым радиационным воздействиям. В частности, существуют опытные разработки «солнечно-слепых» фотокатодов для спектрального диапазона 120-360 нм, выполненные на основе теллурида (теллур-цезиевые фотокатоды) [6]. Квантовый выход в таких фотокатодах достигает 8-9%, токовая чувствительность (в максимуме, 240-250 нм) - 15-20 мА/Вт.There is another approach - the use of vacuum photodetectors with the architecture of the PMT and the image intensifier tube [5]. The receivers of this architecture have the highest photosensitivity, the smallest leakage currents and are resistant to temperature and radiation doses. In particular, there are experimental designs for “sun-blind” photocathodes for the spectral range 120–360 nm based on telluride (tellurium-cesium photocathodes) [6]. The quantum yield in such photocathodes reaches 8–9%, and the current sensitivity (maximum, 240–250 nm) is 15–20 mA / W.

Многощелочные наноразмерной толщины фотокатоды, содержащие цезий и сурьму, чувствительны в диапазоне свыше 200 нм и при оптимальных толщинах слоев сурьмы (~60-65 нм) диапазон их максимальной токовой чувствительности (285-290 нм) достигает 60 мА/Вт, при квантовом выходе ~в 20% [7]. В настоящем изобретении предлагается использовать многощелочные фотокатоды в качестве прототипа настоящего изобретения.Multi-alkaline nanoscale thicknesses of cathode and antimony-containing photocathodes are sensitive in the range above 200 nm and, with optimal thicknesses of antimony layers (~ 60-65 nm), the range of their maximum current sensitivity (285-290 nm) reaches 60 mA / W, with a quantum yield of ~ in 20% [7]. The present invention proposes the use of multi-alkaline photocathodes as a prototype of the present invention.

Задачей настоящего изобретения является создание радиационностойкого и стабильного «солнечно-слепого» УФ фотокатодного узла с расширенной спектральной областью чувствительности к электромагнитному излучению, с повышенными значениями токовой чувствительности и квантовой эффективности.The objective of the present invention is to provide a radiation-resistant and stable "sun-blind" UV photocathode assembly with an expanded spectral region of sensitivity to electromagnetic radiation, with increased values of current sensitivity and quantum efficiency.

Поставленная задача реализуется в конструкции фотокатодного узла, реализацию которого предлагается осуществить на основе слаболегированных акцепторами поликристаллических алмазных пленок. Такой фотокатодный узел представляет гибридную сборку из следующих базовых элементов: оптическое окно для входного излучения (для диапазона 0,19-0,45 мкм им может быть окно из MgF₂) с пленкой из многощелочного фотокатода толщиной ~50-70 нм (источник атомов цезия, на уровне поглощения ~50-60%), осажденной на внутренней поверхности входного окна; собственно фотокатод на основе поликристаллической алмазной пленки, слаболегированной акцепторами и отстоящий от внутренней поверхности окна входного излучения на расстоянии, оптимальном для эффективного осаждения на поверхность алмазного фотокатода эмитируемых входным излучением из пленки многощелочного фотокатода атомов цезия. В зависимости от конструкции приемника изображений (ЭОП) собственно алмазный фотокатод может быть изготовлен в различном конструктивном исполнении: для схемы работы «на прострел» - в виде сплошной либо сетчатой алмазной мембраны (толщиной, соответственно, 2-3 мкм и 5-10 мкм); для ФЭУ, либо ЭОП работающий в режиме «на отражение» - в виде сплошной алмазной пленки с нано- либо микроструктурированной поверхностью.The task is realized in the construction of the photocathode assembly, the implementation of which is proposed to be carried out on the basis of polycrystalline diamond films lightly doped with acceptors. Such a photocathode assembly represents a hybrid assembly of the following basic elements: an optical window for input radiation (for the range 0.19–0.45 μm, it can be a window made of MgF ₂ ) with a film of a multi-alkaline photocathode ~ 50-70 nm thick (source of cesium atoms , at the absorption level of ~ 50-60%) deposited on the inner surface of the inlet window; the photocathode itself, based on a polycrystalline diamond film, lightly doped with acceptors and spaced from the inner surface of the input radiation window at a distance optimal for efficient deposition of cesium atoms emitted by the input radiation from the film from the film of a multilinear photocathode onto the surface of the diamond photocathode. Depending on the design of the image receiver (image intensifier tube), the actual diamond photocathode can be made in various designs: for the “lumbago” operation scheme, in the form of a solid or mesh diamond membrane (thickness, respectively, 2-3 microns and 5-10 microns) ; for a PMT, or an image intensifier tube operating in the “reflection” mode — in the form of a continuous diamond film with a nano- or microstructured surface.

Положительный эффект от использования фотокатодного узла ожидается в силу следующих обстоятельств:The positive effect of using the photocathode assembly is expected due to the following circumstances:

- собственное эффективное поглощение излучения в алмазной пленке соответствует спектральному диапазону 0,12-0,27 мкм;- intrinsic effective absorption of radiation in a diamond film corresponds to the spectral range of 0.12-0.27 microns;

- некоторым граням алмазных кристаллитов свойственно отрицательная энергия сродства, что существенно понизит барьер для выхода вторичных электронов (до 1,5 эВ - из-за сил зеркального изображения);- some faces of diamond crystallites are characterized by negative affinity energy, which will significantly lower the barrier to the exit of secondary electrons (up to 1.5 eV due to the forces of the mirror image);

- использование массивов из наноразмерных острий позволит существенно понизить рабочие напряжения и расширить спектральный диапазон фоточувствительности;- the use of arrays of nanoscale points will significantly reduce the operating voltage and expand the spectral range of photosensitivity;

- использование наноразмерной толщины мультищелочной пленки будет служить источником цезия, потоки которого на поверхность алмазной пленки понизят работу выхода и с других граней алмазных кристаллитов, что позволит существенно увеличить квантовых выход фотоэлектронов и расширить спектральный диапазон фоточувствительности в «красную» область;- the use of the nanoscale thickness of the multi-alkali film will serve as a source of cesium, the fluxes of which to the surface of the diamond film will reduce the work function from other faces of diamond crystallites, which will significantly increase the quantum yield of photoelectrons and expand the spectral range of photosensitivity to the “red” region;

- алмазные пленки стойки к дозовым нагрузкам ионизирующих излучений, что обеспечит изделиям большой рабочий ресурс, а мультищелочные пленки наноразмерной толщины имеют ничтожно малое сечение взаимодействия с жестким ионизирующим излучением, что с учетом фотокатода на основе алмазной пленки повысит их радиационную стойкость.- diamond films are resistant to dose loads of ionizing radiation, which will provide products with a large working resource, and multi-alkali films of nanosized thickness have a negligible interaction cross section with hard ionizing radiation, which, taking into account the photocathode based on a diamond film, will increase their radiation resistance.

На фиг. 1 представлено схематическое изображение фотокатодного узла. Фотокатодный узел состоит из следующих базовых компонент: оптического окна (1) для входного излучения выполненного, например из MgF₂; фотокатода (2), выполненного в виде сплошной либо сетчатой мембранной конструкций на основе поликристаллической алмазной пленки слаболегированной акцепторами; многощелочного фотокатода (3) содержащего цезий и сурьму, выполненного на тыльной стороне входного оптического окна в виде пленки наноразмерной толщины в 10-30 нм, расположенного на расстоянии 0,1-1,0 мм от приемной поверхности алмазного фотокатода (2). Фотокатод (2) может быть выполнен и на основе сплошной поликристаллической алмазной пленки слаболегированной акцепторами с нано- и микро- структурированной поверхностью.In FIG. 1 is a schematic illustration of a photocathode assembly. The photocathode assembly consists of the following basic components: an optical window (1) for input radiation made, for example, of MgF ₂ ; a photocathode (2), made in the form of a continuous or mesh membrane structures based on a polycrystalline diamond film of lightly doped acceptors; a multi-alkaline photocathode (3) containing cesium and antimony, made on the back side of the input optical window in the form of a film of nanoscale thickness of 10-30 nm, located at a distance of 0.1-1.0 mm from the receiving surface of the diamond photocathode (2). Photocathode (2) can also be made on the basis of a continuous polycrystalline diamond film of lightly doped acceptors with a nano- and microstructured surface.

Таким образом, появляется возможность реализовать УФ быстродействующий с высокой токовой чувствительностью фотокатодный узел, эффективно работающий в расширенной спектральной области и стойкий к радиации.Thus, it becomes possible to realize a UV photocathode assembly, which is fast-acting with high current sensitivity and efficiently operates in the expanded spectral region and is resistant to radiation.

Для реализации обсуждаемой конструкции эффективного УФ фотокатодного узла, чувствительного в оптическом диапазоне 0,19-0,45 мкм, ниже предлагается выполнить совокупность следующего ряда технологических процедур. Так, для изготовления фотокатодного узла для ЭОП, работающего в схеме «на прострел» следует: нанести на поверхность подложки порошок из нанокристалитов алмаза; применяя PECVD метод вырастить на поверхности подложки с нанесенными алмазными нанокристаллитами сплошную поликристаллическую алмазную пленку слаболегированную бором, либо пленку в виде алмазной сетки; с использованием фотолитографических процедур и маскирующих покрытий изготовить мембрану из алмазной пленки сплошной либо сетчатой конструкции, локально удалив (вытравив) объем материала подложки в соответствии с условиями задачи, либо с особенностями конструкции корпуса. Затем, следует сформировать на тыльной стороне пластины оптического входного окна пленку многощелочного фотокатода наноразмерной толщины содержащую цезий и сурьму, и с использованием стандартных методов осуществить сборку перечисленных базовых элементов в высоковакуумный корпус.To implement the discussed construction of an effective UV photocathode assembly, which is sensitive in the optical range of 0.19-0.45 μm, it is proposed below to perform a combination of the following series of technological procedures. So, for the manufacture of a photocathode assembly for an image intensifier tube operating in a “backache” scheme, it is necessary to: apply diamond nanocrystallite powder to the surface of the substrate; using the PECVD method, to grow on the surface of a substrate coated with diamond nanocrystallites, a continuous polycrystalline diamond film lightly doped with boron, or a film in the form of a diamond mesh; using photolithographic procedures and masking coatings, fabricate a membrane from a diamond film of a continuous or mesh structure, locally removing (etching) the volume of the substrate material in accordance with the conditions of the problem, or with the peculiarities of the housing design. Then, it is necessary to form a film of nanosized thickness containing cesium and antimony on the back side of the plate of the optical entrance window, containing cesium and antimony, and using the standard methods to assemble the above basic elements into a high-vacuum casing.

Для изготовления фотокатодного узла для ФЭУ либо ЭОП, работающего в схеме «на «отражение» следует выполнить следующую совокупность процедур: нанести на поверхность подложки порошок из нанокристалитов алмаза; применяя PECVD метод вырастить на поверхности подложки с нанесенными алмазными нанокристаллитами поликристаллическую алмазную пленку, слаболегированную бором; в ряде случаев для снижения величины порогового напряжения фотоэмиссии электронов в приемном устройстве на основе собственно алмазного фотокатода, может быть дополнительно выполнено формирование на поверхности алмазной пленки массивов из алмазных наноразмерных объектов с большим аспектным отношением (например, наноразмерных алмазных конусов); это может быть реализовано посредством совместного использования методов плазмо-химического высокочастотного и ионного травлений поверхности алмазной пленки, покрытой массивами из наноразмерных массирующих покрытий.For the manufacture of a photocathode assembly for a PMT or an image intensifier tube operating in a “reflection” scheme, the following set of procedures should be performed: apply diamond nanocrystallite powder to the surface of the substrate; using the PECVD method to grow a polycrystalline diamond film lightly doped with boron on the surface of a substrate coated with diamond nanocrystallites; in some cases, in order to reduce the threshold voltage of electron photoemission in the receiving device based on the actual diamond photocathode, arrays of diamond nanoscale objects with a large aspect ratio (for example, nanoscale diamond cones) can be formed on the surface of the diamond film; this can be realized through the joint use of plasma-chemical high-frequency and ion etching methods on the surface of a diamond film coated with arrays of nanoscale massaging coatings.

Затем следует сформировать на тыльной стороне пластины оптического входного окна наноразмерной толщины пленку многощелочного фотокатода, содержащую цезий и сурьму, и с использованием стандартных способов осуществить сборку перечисленных базовых элементов в высоковакуумный корпус.Then, a film of a multi-alkaline photocathode containing cesium and antimony should be formed on the back side of the plate of the optical entrance window of nanosized thickness and using standard methods to assemble the above basic elements into a high-vacuum casing.

Фотокатодный узел для ФЭУ либо ЭОП для работы в режиме «на отражение» представляет собой сборку в вакуумированный корпус следующих базовых элементов: оптического окна на основе MgF2; наноразмерной толщины пленки мультищелочного фотокатода содержащей в своем составе цезий и сурьму, и осажденной на внутреннюю поверхность входного окна; собственно фотокатода на основе поликристаллической алмазной пленки, легированной бором, на поверхности которой сформирован массив наноразмерных конусов с аспектным отношением не менее 3:1. На подготовленную известными методами (отмывка в органических растворителях, например, в бензоле либо в изопропиловом спирте, и последующая обработка низкомощностными потоками кислородоаргонной плазмы) поверхность подложки наносим (например, центрифугированием) порошок из нанокристаллитов алмаза (предварительно сепарированный по размерам с использованием ультразвуковых методов. Затем, используя PECVD метод, выращиваем на поверхности подложки с упомянутыми нанокристаллическими зародышами алмазную поликристаллическую пленку, слаболегированную бором. Затем на поверхность поликристаллической (либо крупноблочной) алмазной пленки наносим (например, методом термического напыления) двухслойное пленочное покрытие ванадий/никель, с толщинами слоев, соответственно, 30 нм/100 нм. Известными методами (например, посредством электронной литографии, с последующим травлением перечисленных слоев) выполняем по нанесенному покрытию рисунок, например, в виде совокупности регулярно расположенных кружков диаметром 0,05…0,3 мкм с плотностью расположения 10⁶-10⁸ см^-2. Затем помещаем образец в рабочую камеру установки сухого плазмохимического травления, например, травления в среде кислородно-аргонной плазмы (0,2:0,8). При мощности плазмы ~300-500 Вт и времени травления ~20 минут на поверхности алмазных пленок формируем совокупность (массивы) из микроразмерных острий высотой ~0,7…1,0 мкм с наноразмерным диаметром вершин упомянутых острий (~10-20 нм). Формируем гальваническую связь приемной области алмазной пленки с тыльным либо периферийным контактом к подложке.The photocathode assembly for a photomultiplier or an image intensifier tube for operating in reflection mode is an assembly of the following basic elements into an evacuated case: an optical window based on MgF2; nanoscale film thickness of a multi-alkaline photocathode containing cesium and antimony, and deposited on the inner surface of the input window; the actual photocathode based on a polycrystalline diamond film doped with boron, on the surface of which an array of nanoscale cones with an aspect ratio of at least 3: 1 is formed. On a surface of a substrate prepared by known methods (washing in organic solvents, for example, benzene or isopropyl alcohol, and subsequent treatment with low-power oxygen-oxygen-plasma flows), we apply (for example, centrifugation) a powder of diamond nanocrystallites (previously separated by size using ultrasonic methods. Then Using the PECVD method, we grow a diamond polycrystalline film, a weak layer, on the surface of a substrate with the aforementioned nanocrystalline nuclei Then, on the surface of a polycrystalline (or large-block) diamond film, we apply (for example, by thermal spraying) a two-layer film coating of vanadium / nickel, with layer thicknesses, respectively, 30 nm / 100 nm. Known methods (for example, by electron lithography, with subsequent etching of the listed layers) we perform a drawing on the applied coating, for example, in the form of a set of regularly arranged circles with a diameter of 0.05 ... 0.3 μm with a density of 10 ⁶ -10 ⁸ cm ^-2 . Then we place the sample in the working chamber of the installation of dry plasma-chemical etching, for example, etching in an oxygen-argon plasma (0.2: 0.8). With a plasma power of ~ 300-500 W and an etching time of ~ 20 minutes on the surface of the diamond films, we form a set (arrays) of microdimensional tips with a height of ~ 0.7 ... 1.0 μm with a nanoscale diameter of the vertices of the mentioned tips (~ 10-20 nm). We form a galvanic connection between the receiving region of the diamond film and the back or peripheral contact to the substrate.

На поверхности тыльной стороны входного окна формируем наноразмерной толщины (-50-60 нм) пленку многощелочного фотокатода состава Cs_xSb_1-x.On the surface of the back side of the input window, we form a nanoscale thickness (-50-60 nm) of a film of a multi-alkaline photocathode with the composition Cs _x Sb _1-x .

Указанные базовые элементы с помощью стандартной технологии гибридно собирают в колбу высоковакуумного корпуса.These basic elements using standard technology are hybrid collected in a flask of a high vacuum housing.

Фотокатодный узел для ЭОП для работы в режиме «на прострел» представляет собой сборку в вакуумированный корпус следующих базовых элементов: оптического окна на основе MgF₂; наноразмерной толщины пленки мультищелочного фотокатода, содержащей в своем составе цезий и сурьму, и осажденной на внутреннюю поверхность алмазного фотокатода мембранной конструкции, выполненного на основе сплошной поликристаллической алмазной пленки, легированной бором, толщиной не более 2-3 мкм, либо на основе алмазной сетчатой мембраны толщиной 5-10 мкм, с контактом по периферии к ее поверхности. На подготовленную известными методами (отмывка в органических растворителях, например, в бензоле либо в изопропиловом спирте, и последующая обработка низкомощностными потоками кислородо-аргонной плазмы) поверхность подложки наносим (например, центрифугированием) порошок из нанокристаллитов алмаза (предварительно сепарированный по размерам с использованием ультразвуковых методов). Затем, используя PECVD метод, выращиваем на поверхности подложки с упомянутыми нанокристаллическими зародышами алмазную поликристаллическую пленку, слаболегированную бором, сплошной либо сетчатой конструкций (в последнем случае перед ростом, посредством фотолитографии формируем в из массива зародышей рисунок в виде сетки). Формируем гальваническую связь приемной области алмазной пленки с тыльным либо периферийным контактом к подложке.The photocathode assembly for the image intensifier tube for lumbago operation is the assembly of the following basic elements into the evacuated casing: an optical window based on MgF ₂ ; nanoscale film thickness of a multi-alkaline photocathode containing cesium and antimony and deposited on the inner surface of the diamond photocathode with a membrane structure made on the basis of a continuous polycrystalline diamond film doped with boron no more than 2-3 microns thick, or on the basis of a diamond mesh membrane with a thickness 5-10 microns, with peripheral contact to its surface. On the surface of the substrate prepared by known methods (washing in organic solvents, for example, in benzene or in isopropyl alcohol, and subsequent treatment with low-power oxygen-argon plasma flows), we apply (for example, centrifugation) a powder of diamond nanocrystallites (previously separated in size using ultrasonic methods ) Then, using the PECVD method, we grow on the surface of the substrate with the mentioned nanocrystalline nuclei a diamond polycrystalline film, lightly doped with boron, of continuous or mesh structures (in the latter case, before photolithography, we form a grid pattern from the array of nuclei). We form a galvanic connection between the receiving region of the diamond film and the back or peripheral contact to the substrate.

На поверхности тыльной стороны входного окна формируем наноразмерной толщины (~10-30 нм) пленку многощелочного фотокатода состава Cs_xSb_1-x.On the surface of the back side of the input window, we form a nanoscale thickness (~ 10-30 nm) of a film of a multi-alkaline photocathode with the composition Cs _x Sb _1-x .

Указанные базовые элементы с помощью стандартной технологии собирают, гибридно, в колбу высоковакуумного корпуса. Используемые материалы и структура в целом являются радиационностойкими и термостойкими.These basic elements using standard technology are collected, hybrid, in a flask of a high vacuum housing. The materials used and the structure as a whole are radiation-resistant and heat-resistant.

Источники информацииInformation sources

1. http://www. sensorica.ru/news3.shtml>1. http: // www. sensorica.ru/news3.shtml>

2. В. Зотов, Ε Виноградова. Ультрафиолетовое излучение - это опасно.//Мир и безопасность.2006, №4. С. 48-502. V. Zotov, Ε Vinogradova. Ultraviolet radiation is dangerous. // Peace and Security. 2006, No. 4. S. 48-50

3. (a). Korde R. et al. Stable, high quantum efficiency silicon photodiodes for vacuum-UV applications. - Proc. SPIE, 1988, v. 932, p. 153.3. (a). Korde R. et al. Stable, high quantum efficiency silicon photodiodes for vacuum-UV applications. - Proc. SPIE, 1988, v. 932, p. 153.

(b). Talmi Y., Simpson R.W. Self-scanned photodiode array: a multichannel spectrometric detector. - Applied Optics, 1980, v. 19, p. 1401.(b). Talmi Y., Simpson R.W. Self-scanned photodiode array: a multichannel spectrometric detector. - Applied Optics, 1980, v. 19, p. 1401.

4. Marchywka M. et al. Ultraviolet photoresponse characteristics of diamond diodes. -Applied Optics, 1991, v. 30, p. 5010.4. Marchywka M. et al. Ultraviolet photoresponse characteristics of diamond diodes. -Applied Optics, 1991, v. 30, p. 5010.

5. Ulmer M.P. Future detectors for space applications. - Proc. SPIE, 2006, v. 6189, p. 61890.5. Ulmer M.P. Future detectors for space applications. - Proc. SPIE, 2006, v. 6189, p. 61890.

6. Image Intensifiers. Проспект фирмы HAMAMATSU. 2009 г.6. Image Intensifiers. Prospectus of the company HAMAMATSU. 2009 year

7. Image Intensifiers. Проспект фирмы PHOTONIS - DEP. 2006 г. - прототип7. Image Intensifiers. Company prospectus PHOTONIS - DEP. 2006 - prototype

Claims

Photocathode assembly, consisting of an optical window for input radiation and a photocathode, characterized in that the photocathode is made in the form of a continuous or mesh membrane structures based on a polycrystalline diamond film, lightly doped with acceptors, or a solid polycrystalline diamond film, lightly doped with acceptors with nano- and microstructured surfaces and a multi-alkaline photocathode containing cesium and antimony is made on the back side of the input optical window in the form of a film of nanoscale thickness of 10-30 nm and is located at a distance of 0.1-1.0 mm from the receiving surface of the diamond photocathode.