ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 18.06.2024
Просмотров: 135
Скачиваний: 4
в области спектра вплоть до 2 мкм, что соответствует энергии фотона 0,6 эв. Наконец, на рис. 40 демонстри руется резкий подъем квантового выхода в ультрафиоле товой области спектра. Ниже будут рассмотрены наибо лее важные особенности этих характеристик, а также влияние па них изменения активационного процесса.
3,0эв
Рис. 39. Спектральная ха рактеристика квантового выхода Ag-O-Cs фотокато ді, показывающая чувстви тельность вблизи длинно
волновой границы.
0,8 нкм
Рис. 40. Спектральная ха рактеристика квантового выхода Ag-O-Cs фотокато да, показывающая чувстви тельность в УФ области
спектра.
Спектральные |
характери |
|||
стики |
всех |
антимонндов ще |
||
лочных |
металлов, |
описанных |
||
в предыдущих главах, |
имеют |
|||
примерно одинаковую |
форму: |
|||
квантовый |
выход |
фотоэмис |
сии при уменьшении длины вол ны, начиная от порога, посте пенно увеличивается и выше определенной энергии фотонов приближается к почти посто янному значению. В отличие от этого спектральная характери стика Ag-0-Cs фотокатода име ет определенную структуру. В видимой области спектра на спектральной характеристике имеется минимум вблизи
о
5 500 А, глубина которого су щественно меняется от образца к образцу, а в некоторых фо токатодах этот минимум совсем не наблюдается. В ультрафио летовой области спектра ха рактеристика имеет максимум
о
вблизи 3 500 А и острый мини-
о
мум вблизи 3 200 А.
Влияние дополнительного испарения серебра на спек тральную характеристику ак тивированного фотокатода бы ло подробно исследовано Асао [Л 174], который первым пред ложил этот процесс. При испа
рении |
серебра |
на |
фотокатод, |
находящийся |
при |
комнат |
|
ной |
температуре, |
его спек- |
тральная характеристика постепенно изменяется от кривой / на рис. 41 через 2 и 3 к 4. В стадии, соот ветствующей кривой 4, чувствительность к белому свету начинает падать из-за уменьшения чувствительности в длинноволновой области спектра. После короткого про грева при температуре 150°С спектральная характери стика принимает вид, обозначенный цифрой 5 на рис. 41.
1,2 1,3
Рис. 41. Влияние дополнительного нанесения серебра на чувстви тельность Ag-0-Cs фотокатода. Кривая 1 измерена до нанесения серебра, кривые 2, 3 и 4 соответствуют нанесению серебра на фото катод при комнатной температуре (количество серебра растет с уве личением номера кривой). Кривая 5 измерена после кратковременно го прогрева катода [Л. 174]. По оси абсцисс отложена длина вол
ны А., мкм.
Сравнение кривых 5 и 1 показывает, что нанесение се ребра сопровождается двумя эффектами. Во-первых, значительно увеличивается квантовый выход в области максимума, и, во-вторых, длинноволновая граница сме щается в сторону более коротких волн. Увеличение ин тегральной чувствительности при одновременном умень шении чувствительности в припороговой области спектра носит воспроизводимый характер, однако оно не всегда так велико, как показал Асао, поскольку начальная чув ствительность фотокатодов обычно превышает ту, кото рая характеризуется кривой 1.
Асао предполагает, что заключительный отжиг вызы вает диффузию серебра с поверхности в объем. Это при водит к восстановлению поверхности с низкой работой выхода. Доказательством этого предположения служит наблюдение, что даже при комнатной температуре проис-
ходит медленное восстановление чувствительности, в то время как испарение серебра на фотокатод, охлажден ный до температуры жидкого азота, неизменно вызывает потерю чувствительности даже njpи нанесении значитель
но меньшего |
количества |
серебра. |
|
В |
заключение |
Асао |
|||||||||||
провел количественные эксперименты, |
которые |
показали, |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
что |
|
оптимальная |
чувствитель |
||||||||
|
|
|
|
|
|
ность получается |
при |
отношении |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
Ag : Cs, близком к 4 : 3, в отличие |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
от |
отношения |
1:1, |
получаемого |
||||||||
|
|
|
|
|
|
во время |
реакции |
Ag 2 0 + 2Cs—> |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
—^Cs2 0 + 2Ag. Следует |
отметить, |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
что дополнительное испарение се |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
ребра эффективно |
и в случае не |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
прозрачных |
|
фотокатодов, в кото |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
рых |
имеется |
большое |
количество |
||||||||
|
|
|
|
|
|
избыточного |
серебра |
|
в |
серебря |
|||||||
|
|
|
|
|
|
ной |
подложке. |
Это |
|
доказывает, |
|||||||
|
|
|
|
|
|
что |
|
важно |
|
не только |
изменение |
||||||
|
|
|
|
|
|
отношения |
|
Ag : Cs при |
добавле |
||||||||
|
|
|
|
|
|
нии Ag, но и форма, в которой Ag |
|||||||||||
Рис. 42. |
Относительное |
вводится |
в материал. |
|
|
|
|
||||||||||
изменение |
|
чувствитель |
|
Две другие |
серии |
|
эксперимен |
||||||||||
ности Ag-0-Cs фотока |
тов, относящихся |
к исследованию |
|||||||||||||||
тода |
в синей |
и |
инфра |
||||||||||||||
красной |
областях |
спек |
роли серебра в Ag-0-Cs фотока |
||||||||||||||
тра при увеличении тол |
тоде, |
заслуживают |
упоминания, |
||||||||||||||
щины |
фотокатода. |
поскольку |
они связаны |
с интер |
|||||||||||||
/ — фОТООТКЛНК |
В |
СИІІЄІІ |
претацией |
|
свойств |
|
этого |
ма |
|||||||||
области |
спектра: |
2 — фото |
|
|
|||||||||||||
отклик |
в |
|
ИК |
|
области |
териала. |
Первая |
серия |
экспери |
||||||||
спектра |
н |
термоэлектрон |
ментов относится |
к |
|
увеличению |
|||||||||||
|
ная |
эмиссия. |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
чувствительности |
в |
|
инфракрас |
||||||||
ной |
ооласти |
|
спектра |
при увеличении |
количества |
се |
|||||||||||
ребра в слое. Как отмечалось, |
Борзяк |
и др. |
[Л. 177] |
||||||||||||||
приготовили Ag-0-Cs |
фотокатод |
добавлением |
серебра |
||||||||||||||
к Cs2 0. Соммер повторил эти эксперименты, |
контролируя |
||||||||||||||||
изменение |
чувствительности |
с |
синим |
и |
инфракрасным |
||||||||||||
фильтрами |
во |
время |
добавления |
|
серебра. |
|
Результаты |
||||||||||
этого |
эксперимента приведены на |
рис. 42. Основной ре |
зультат состоит в том, что чувствительность в инфракрас ной области появляется внезапно при увеличении коли чества серебра выше некоторого минимального значения. В то же время чувствительность в синей области возрас тает приблизительно пропорционально содержанию се ребра в материале. Спектральные характеристики фото-
катодов с нормальным и недостаточным количеством серебра приведены на рис. 43.
Вторая серия экспериментов заключалась в попытках заменить серебро в Ag-0-Cs фотокатоде другими ме таллами. Асао [Л. 174] не удалось изготовить Cu-0-Cs, обладающий чувствительностью в инфракрасной области спектра, сравнимой с чувствительностью Ag-0-Cs. Не удачными были и эксперименты Соммера с Си, Pd и Ni.
Всестороннее изучение |
рас |
|
|
|
|
|
|
||||||
пределения фотоэлектронов по |
|
|
|
|
|
|
|||||||
скоростям для Ag-0-Cs фото |
|
|
|
|
|
|
|||||||
катодов было выполнено Собо |
|
|
|
|
|
|
|||||||
левой |
|
[Л. 188], чья |
статья |
со |
|
|
|
|
|
|
|||
держит также ссылки на ран |
|
|
|
|
|
|
|||||||
ние работы русских авторов по |
|
|
|
|
|
|
|||||||
этому |
вопросу. |
Используя |
ме |
|
|
|
|
|
|
||||
тод |
задерживающего |
потен |
|
|
|
|
|
|
|||||
циала, |
Соболева |
обнаружила, |
|
|
|
|
|
|
|||||
что вольт-амперные характе |
|
|
|
|
|
|
|||||||
ристики достигают |
|
насыщения |
|
|
|
|
|
|
|||||
значительно |
медленнее, |
чем |
|
|
|
|
|
|
|||||
можно было бы ожидать исхо |
0,6 |
1,4- |
2,2 |
эв |
|||||||||
дя из |
теоретического |
анализа |
|||||||||||
и чем это наблюдается |
на |
ана |
Рис. |
43. |
Спектральные |
ха |
|||||||
логичных характеристиках для |
рактеристики |
квантового |
|||||||||||
других |
материалов, |
например |
выхода Ag-0-Cs фотокато |
||||||||||
антимонидов |
щелочных |
ме |
дов, |
содержащих |
и |
нормаль |
|||||||
таллов. |
|
|
|
|
|
|
ное |
(кривая / ) |
недоста |
||||
|
|
|
|
|
|
точное |
(кривая |
2) |
количе |
||||
Для |
того |
чтобы |
исклю |
|
ство серебра. |
|
|||||||
чить |
возможность |
эксперимен |
|
|
|
|
|
|
тальной ошибки и найти объяснение форме этих харак теристик, Соболева исследовала влияние поверхностного окисления на распределение электронов по скоростям. Она нашла, что на первой стадии окисления, при кото рой длинноволновая граница смещается в сторону более длинных волн, вольт-амперные характеристики становят ся еще более плоскими. Однако при продолжении окисления характеристики становятся более круты ми и ближе к «нормальным» характеристикам. Одно временно с этим происходит падение чувствительноности в длинноволновой области. Спектральные ха рактеристики на этих трех стадиях и соответствующие им вольт-амперные характеристики приведены нарис. 44 и 45.
Соболева сделала вывод, что аномальная форм;* вольт-амперных характеристик в области насыщения вы звана различием работы выхода на разных участках фо токатода. При этом наибольшая разность работ выхода соответствует случаю, когда порог фотоэмиссии макси-
Рис. 44. Изменение спек тральных характеристик Ag-0-Cs фотокатода при
|
|
|
поверхностном |
окислении. |
|
|
|
|
Кривая |
/ — до |
окисления. |
|
|
|
Кривые |
2 и 3 |
демонстри |
|
|
|
руют влияние |
длительного |
|
|
|
|
окисления |
[Л. 188]. |
|
Ofi 0,6 |
0,8 |
1,0 |
мкм |
|
|
малыш продвинут в длинноволновую область спектра. При переокнслении эти маленькие области с очень низкон работой выхода отравляются, в результате чего по лучается поверхность с более однородной работой вы хода. Предположение о неоднородности поверхности хо
рошо согласуется |
с иссле |
|
|
|
||||||
дованиями |
структуры фо |
|
|
|
||||||
токатода, |
|
которые |
были |
|
|
|
||||
обсуждены |
в § 7-4. |
|
|
|
|
|||||
Для |
того |
чтобы |
полу |
|
|
|
||||
чить |
более четкое |
насы |
|
|
|
|||||
щение |
|
для |
вольт-ампер |
|
|
|
||||
ных характеристик |
неоки- |
|
|
|
||||||
сленного Ag-0-Cs фото |
|
|
|
|||||||
катода |
и, таким |
образом, |
1 |
2 |
J |
|||||
более достоверные резуль |
|
Напряжение, В |
||||||||
таты измерений распреде |
|
|
|
|||||||
ления |
электронов |
по ско |
Рис. 45. Изменение |
вольт-ампер |
||||||
ростям, |
Соболева |
[Л. 188] |
ных характеристик Ag-0-Cs фото |
|||||||
разработала |
модифици |
катода |
при поверхностном окис |
|||||||
лении. Номера на кривых соответ |
||||||||||
рованный |
метод задержи |
ствуют номерам |
на рис. 44 |
|||||||
вающего |
потенциала, ос |
|
[Л. 188]. |
|||||||
нованный |
|
на |
использова |
|
|
|
нии третьего ускоряющего электрода, помещенного меж ду катодом и отрицательным коллектором. Детали этих измерений и их интерпретация здесь не рассматриваются,
ПО