Структура умножения электронов для использования в вакуумной трубке, использующей умножение электронов, и вакуумная трубка, использующая умножение электронов, снабженная такой структурой умножения электронов



Структура умножения электронов для использования в вакуумной трубке, использующей умножение электронов, и вакуумная трубка, использующая умножение электронов, снабженная такой структурой умножения электронов
Структура умножения электронов для использования в вакуумной трубке, использующей умножение электронов, и вакуумная трубка, использующая умножение электронов, снабженная такой структурой умножения электронов
Структура умножения электронов для использования в вакуумной трубке, использующей умножение электронов, и вакуумная трубка, использующая умножение электронов, снабженная такой структурой умножения электронов
Структура умножения электронов для использования в вакуумной трубке, использующей умножение электронов, и вакуумная трубка, использующая умножение электронов, снабженная такой структурой умножения электронов
Структура умножения электронов для использования в вакуумной трубке, использующей умножение электронов, и вакуумная трубка, использующая умножение электронов, снабженная такой структурой умножения электронов
Структура умножения электронов для использования в вакуумной трубке, использующей умножение электронов, и вакуумная трубка, использующая умножение электронов, снабженная такой структурой умножения электронов
Структура умножения электронов для использования в вакуумной трубке, использующей умножение электронов, и вакуумная трубка, использующая умножение электронов, снабженная такой структурой умножения электронов
Структура умножения электронов для использования в вакуумной трубке, использующей умножение электронов, и вакуумная трубка, использующая умножение электронов, снабженная такой структурой умножения электронов

 


Владельцы патента RU 2576326:

ФОТОНИС ФРАНС САС (FR)

Изобретение относится к структуре умножения электронов для использования в вакуумной трубке, использующей умножение электронов, и к вакуумной трубке, использующей умножение электронов, обеспеченное такой структурой умножения электронов. Структура умножения электронов предложена для использования в вакуумной трубке, использующей умножение электронов, причем структура умножения электронов включает в себя входную поверхность, которая должна быть направлена в сторону входного окна вакуумной трубки, выходную поверхность, которая должна быть направлена в сторону регистрирующей поверхности вакуумной трубки, где структура умножения электронов, по меньшей мере, составлена из слоя полупроводникового материала, расположенного вблизи с регистрационными окнами. Технический результат - повышение эффективности вторичной эмиссии и упрощение устройства. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Изобретение относится к структуре умножения электронов для использования в вакуумной трубке, использующей умножение электронов.

Изобретение также относится к вакуумной трубке, использующей умножение электронов, снабженной такой структурой умножения электронов.

В настоящей заявке структуры вакуумной трубки, использующей умножение электронов, включают в себя среди прочего электронно-оптические преобразователи, электронные умножители с открытым входом, канальные электронные умножители, микроканальные пластины и также герметизированные устройства, такие как электронно-оптические преобразователи и фотоэлектронные умножители, которые включают элементы или сборочные узлы, такие как дискретные диноды и микроканальные пластины, которые используют явление вторичной эмиссии в качестве механизма работы. Такие вакуумные трубки известны в данной области техники. Они включают в себя катод, который под воздействием падающего излучения, такого как свет или рентгеновское излучение, излучает так называемые фотоэлектроны, которые под воздействием электрического поля перемещаются в направлении анода. Электроны, ударяющиеся об анод, составляют информационный сигнал, причем этот сигнал далее обрабатывается подходящими средствами обработки.

В современных электронно-оптических преобразователях структура умножения электронов, в основном, микроканальная пластина или МКП для краткости, располагается между катодом и анодом для увеличения усиления яркости изображения. В случае когда структура умножения электронов сконструирована в виде канальной пластины, канальная пластина включает в себя набор полых трубок, например полых стекловолокон, вытянутых между входной поверхностью и выходной поверхностью. Разность потенциалов (напряжение) прилагается между входной поверхностью и выходной поверхностью канальной пластины, таким образом что электрон, входящий в канал через входную поверхность, двигается в направлении выходной поверхности, причем при таком смещении число электронов увеличивается за счет эффектов вторичной эмиссии. После того как они покидают канальную пластину через выходную поверхность, эти электроны (первичные электроны и вторичные электроны) ускоряются обычным способом в направлении анода.

Использование микроканальной пластины имеет некоторые недостатки с точки зрения размеров конструкции, потребления энергии при использовании потенциалов высокого напряжения для направления первичных и вторичных электродов в сторону анода, качества изображения.

Структуры умножения электронов известного уровня техники, такие как структура, раскрытая в US 2005/0104527 A1, используют слой, содержащий алмазы, для вторичной электронной эмиссии, причем алмазосодержащий слой излучает электроны в вакууме в направлении регистрирующего окна. Такие алмазосодержащие слои для вторичной электронной эмиссии все еще имеют относительно низкую эффективность эмиссии, которая представляет собой количество излученных вторичных электронов на падающую частицу.

Целью изобретения является предоставление нового принципа умножения электронов, имеющего увеличенную эффективность с точки зрения размеров конструкции, более простую конструкцию, существенно менее сложную конструкцию средств питания, меньшую чувствительность к магнитным полям и улучшенную S/N характеристику.

Кроме того, конкретной целью изобретения является предоставление нового принципа умножения электронов, имеющего увеличенную эффективность вторичной эмиссии.

В соответствии с изобретением предложена структура умножения электронов для использования в вакуумной трубке, использующей умножение электронов. Структура умножения электронов включает в себя входную поверхность, которая должна быть ориентирована таким образом, чтобы она была направлена на входное окно вакуумной трубки. Она также включает в себя выходную поверхность, которая должна быть ориентирована таким образом, чтобы она была направлена на регистрирующее окно вакуумной трубки. Структура умножения электронов, по меньшей мере, составлена из слоя полупроводникового материала, который расположен вблизи с регистрирующей поверхностью вакуумной трубки.

Когда такая структура умножения электронов, составленная из слоя полупроводникового материала, подвергается воздействию со стороны частицы с достаточной энергией (например, электрона или другого типа частицы, такого как иона), частица создает пару электрон-дырка, что приводит к тому, что полупроводниковый материал становится локально проводящим на время, равное времени жизни пары электрон-дырка.

При таком механизме возможно «перемещение» электронов через слой полупроводникового материала в течение периода проводимости. «Увеличение электронной проводимости» равно числу электронов, которые могут быть перемещены через слой материала, на падающую заряженную частицу. Каждая частица, индуцированная на слое полупроводникового материала, будет создавать пару электрон-дырка, позволяющую транспортировать множество электронов через слой полупроводника. Получается сильное увеличение, и, аналогично традиционному транзистору, индуцированная частица сравнима с током стока транзистора, при этом ток течет от коллектора к эмиттеру, являясь усилением тока стока. Одна частица, индуцированная на полупроводниковом слое, в самом простом варианте осуществления изобретения запускает транспорт множества электронов через полупроводниковый слой. Тем самым на каждую падающую частицу большое количество вторичных электронов излучается из полупроводникового слоя, и, следовательно, достигается высокая эффективность вторичной эмиссии.

Предпочтительно, слой полупроводникового материала имеет ширину запрещенной энергетической зоны, равную, по меньшей мере, 2 эВ, тогда как в других предпочтительных вариантах осуществления указанный слой полупроводникового материала может содержать, по меньшей мере, одно вещество из группы III-V или группы II-VI периодической таблицы химических элементов. Подходящими веществами являются нитрид алюминия, нитрид галлия или нитрид бора. Также карбид кремния является подходящим веществом для использования в структуре умножения электронов в соответствии с изобретением.

В еще одном другом преимущественном варианте осуществления указанный слой полупроводникового материала является слоем алмазосодержащего материала, причем этот слой алмазосодержащего материала может быть нанесен в виде монокристаллической алмазной пленки, в виде поликристаллической алмазной пленки, в виде нанокристаллической алмазной пленки или в виде покрытия из наночастиц алмаза, схожего с алмазом углерода или графена.

Когда слой полупроводникового материала теперь подвергается воздействию первичной заряженной частицы с энергией, достаточной для создания одной или более пар электрон-дырка, материал становится проводящим на время, равное времени жизни носителя. В результате между электродами будет проходить ток. Если материал выбран надлежащим образом, проводящий ток может быть значительно больше воздействующего первичного тока заряженных частиц. «Увеличение электронной проводимости» равно числу электронов, которые могут транспортироваться через слой полупроводникового материала на каждую падающую заряженную частицу.

Чтобы получить выгоду от этого эффекта структура умножения электронов включает в себя средства генерации электрического поля для генерации электрического поля поперек слоя полупроводникового материала. В отсутствие воздействующих заряженных частиц, приложенное напряжение приведет лишь к небольшому току утечки.

Однако с каждой падающей частицей множество электронов транспортируется через слой полупроводникового материала, что может даже привести к усилению в сотни электронов на каждую падающую частицу. Электрическое поле, приложенное поперек слоя полупроводникового материала, дополнительно усилит функцию аналога транзистора полупроводникового слоя. Более сильное электрическое поле приводит к большему усилению.

Этот эффект приводит к еще большей выгоде, когда электрическое поле прилагается поперек как слоя полупроводникового материала, так и регистрирующей поверхности. В таком варианте осуществления имеет место усиленное перемещение электронов к регистрирующей поверхности.

В первом варианте осуществления слой полупроводникового материала снабжен набором электродов, расположенных на входной поверхности структуры умножения электронов, причем в этом наборе электроды расположены близко друг к другу.

В еще одном другом варианте осуществления каждый из электродов снабжен, по меньшей мере, двумя ножками, продолжающимися между ножками соответствующего электрода.

В еще одном другом варианте осуществления указанный набор электродов расположен на входной и выходной поверхностях структуры умножения электронов.

В усовершенствованном варианте осуществления структура умножения электронов включает в себя слой органического светоизлучающего диода, причем на этом слое органического светоизлучающего диода расположен слой материала. Слой органического светоизлучающего диода действует в качестве очень эффективного излучателя света, еще сильнее ограничивая потребление энергии устройством.

Простое изготовление устройства в соответствии с изобретением достигается благодаря тому, что в дополнительном варианте осуществления структура умножения электронов включает в себя анодный слой, причем на этом анодном слое расположен слой органического светоизлучающего диода. Эта конструкция обеспечивает не только еще большее уменьшение размеров конструкции, но также упрощение этапов процесса изготовления, подходящего для массового производства.

В варианте осуществления анодный слой выполнен в виде слоя оксида индия и олова.

Предпочтительно, между слоем полупроводникового материала и слоем органического светоизлучающего диода расположена структура металлических пикселей с размером пикселя структуры металлических пикселей от 1×1 мкм до 20×20 мкм.

Для того чтобы улучшить ЧКХ (частотно-контрастные характеристики) структуры умножения электронов, зазоры между пикселями структуры металлических пикселей заполняются заполняющим материалом, имеющим непрозрачные световые характеристики.

Кроме того, слой полупроводникового материала имеет толщину между 50 нм и 100 мкм.

Для того чтобы уменьшить размеры конструкции вакуумной трубки, в предпочтительном варианте осуществления структура умножения электронов устанавливается на регистрирующую поверхность вакуумной трубки.

Изобретение будет более подробно объяснено со ссылкой на приложенные чертежи, на которых изображено следующее:

Фиг.1 - вакуумная трубка, снабженная структурой умножения электронов в соответствии с существующим уровнем техники;

Фиг.2 - первый вариант осуществления вакуумной трубки, использующей умножение электронов, со структурой умножения электронов в соответствии с изобретением;

Фиг.3а-3с - более подробные варианты осуществления вакуумной трубки по фиг.2;

Фиг.4 - другой вариант осуществления вакуумной трубки, использующей умножение электронов, со структурой умножения электронов в соответствии с изобретением;

Фиг.5 - более подробный вариант осуществления вакуумной трубки по фиг.4;

Фиг.6 - график, отображающий ЧКХ вакуумной трубки со структурой умножения электронов в соответствии с известным уровнем техники и в соответствии с изобретением.

Для упрощения в последующем подробном описании все сходные части обозначены одинаковыми ссылочными позициями.

Фиг.1 схематично изображает в поперечном разрезе пример вакуумной трубки, например электронно-оптический преобразователь. Электронно-оптический преобразователь включает в себя трубчатый корпус 1, имеющий входное или катодное окно 2 и регистрирующее или анодное окно 3. Корпус может быть выполнен из стекла, также как и катодное окно и анодное окно. Регистрирующее окно 3, тем не менее, также часто представляет собой оптоволоконную пластину или сконструировано в виде сцинтиллирующего экрана или в виде пиксельного массива элементов (такого как массив полупроводниковых активных пикселей). Корпус может быть также выполнен из металла в случае, когда катод и, возможно, анод расположены изолированно в корпусе, например, используя отдельный носитель.

Если электронно-оптический преобразователь сконструирован для получения рентгеновского излучения, катодное окно может быть выполнено из тонкого металла. Анодное окно может, тем не менее, быть прозрачным для света. Катод 4 может быть также предоставлен непосредственно на входной поверхности 7 канальной пластины 6. Сами по себе все эти варианты известны и поэтому не изображены более подробно.

В показанном примере катод 4 фактически расположен на внутренней стороне входного окна 2 и излучает электроны под влиянием падающего света или рентгеновского излучения (обозначенного на фиг.1-5 как «h.v»). Излучаемые электроны перемещаются известным образом под воздействием электрического поля (не изображено) в направлении анода 5, расположенного на внутренней стороне регистрирующего окна 3.

Структура умножения электронов в данном варианте осуществления сконструирована в виде микроканальной пластины 6 (МКП), вытянутой практически параллельно катоду 4 и аноду 5 и расположенной между катодом и анодом. Большое количество трубчатых каналов, которые могут иметь диаметр, например, порядка 4-12 мкм, продолжаются между входной поверхностью 7 канальной пластины, направленной на входное окно 2 (катод 4), и выходной поверхностью 8 канальной пластины, направленной на регистрирующую поверхность 3 (анод 5).

Как упомянуто выше, в известном электронно-оптическом преобразователе увеличение числа электронов достигается путем использования микроканальной пластины и дополнительного слоя люминофора. Число электронов увеличивается за счет эффектов вторичной эмиссии, и первичные электроны и вторичные электроны ускоряются внутри микроканальной пластины путем применения дополнительной разности потенциалов напряжения, которое приложено между входной поверхностью и выходной поверхностью канальной пластины. После того как они покидают канальную пластину через выходную поверхность, эти электроны (первичные электроны и вторичные электроны) ускоряются в направлении анодного слоя/слоя люминофора, где электрический ток электронов преобразуется в фотонный сигнал изображения для дальнейшей обработки.

Как описано выше, использование микроканальной пластины вызывает несколько недостатков, связанных с качеством изображения, сложностью производства и дополнительно необходимой электроникой, такой как средства приложения разности потенциала высокого напряжения между входной поверхностью и выходной поверхностью канальных пластин, чтобы вызвать значительное ускорение электронов, тем самым увеличивая генерацию вторичных электронов посредством эффектов эмиссии в материале микроканальной пластины.

В известных электронно-оптических преобразователях с вакуумными трубками увеличение достигается в три отдельных этапа. Во-первых, существует механизм соударения фотонов, генерирующих первичные электроны в фотокатодном слое 2. Эти свободные электроны ускоряются в направлении микроканальной пластины 6, где происходит второй процесс умножения: первичные электроны, поступающие с фотокатода, соударяются с материалом микроканальной пластины и генерируют вторичные электроны. Первичные и вторичные электроны затем ускоряются в направлении анода 3, который, предпочтительно, снабжен слоем люминофора, где электронный ток преобразуется в фотонный сигнал, причем этот световой сигнал считывается для дальнейшей обработки.

В соответствии с изобретением предложен новый принцип умножения электронов, имеющий при реализации в устройстве очень компактную конструкцию с точки зрения размеров и улучшенное S/N соотношение, требующий менее сложной электроники с точки зрения наводимой разности потенциалов напряжения, который также подходит для массового изготовления с этапами обработки в условиях очень чистого производственного помещения.

На фиг.2 раскрыт вариант осуществления такой структуры умножения электронов.

На фиг.2 новая структура умножения электронов обозначена ссылочной позицией 70, и в соответствии с изобретением структура 70 умножения электронов, по меньшей мере, составлена из слоя 71 полупроводникового материала, который нанесен в виде тонкой монокристаллической или поликристаллической алмазной пленки или покрытия с алмазными наночастицами вблизи или с непосредственным соединением с регистрирующим окном. Полупроводниковый слой 71 таким образом соединен с регистрирующим окном 3, что возможно перемещение электронов из полупроводникового слоя 71 в регистрирующее окно 3. Таким образом, частица, ударяющаяся о структуру 70 умножения, т.е. электрон, создает пару электрон-дырка от полупроводникового слоя 71 вплоть до регистрирующего окна 3. С помощью этой пары электрон-дырка множество электронов, порядка сотен, перемещаются через полупроводниковый слой 71 в регистрирующее окно 3. Таким образом, более высокая эффективность образования вторичных электронов достигается по сравнению со структурами умножения электронов существующего уровня техники.

Более конкретно, структура умножения электрона составлена из слоя материала, имеющего ширину запрещенной энергетической зоны, равную, по меньшей мере, 2 эВ.

В структуре 70 умножения электрона в соответствии с изобретением новый механизм увеличения происходит в слое полупроводникового материала. Одна единственная пара электрон-дырка, создаваемая в фотокатоде в результате удара одного фотона о катод, может привести к генерации нескольких сотен вторичных электронов, в особенности благодаря тому, что рекомбинационное время жизни пары электрон-дырка в полупроводниковом материала крайне велико по сравнению, например, с кремнием в обычных многоканальных пластинах.

На фиг.3а-3с раскрыты многочисленные варианты осуществления нового принципа умножения электронов в соответствии с изобретением. На этих чертежах ссылочная позиция 71 обозначает слой 71 полупроводникового материала, который наносится в виде тонкой монокристаллической или поликристаллической алмазной пленки или в виде покрытия с алмазными наночастицами.

В варианте осуществления на фиг.3а два электрода 76-78 линейной формы соединены с подходящим источником питания 75. Электроды 76-78 линейной формы расположены на одной поверхности слоя 71 полупроводникового материала. Как и в варианте осуществления на фиг.2, в слое 71 полупроводникового материала происходит новый механизм увеличения путем создания пар электрон-дырка в результате ударения фотонов о структуру 70. Создаваемая пара электрон-дырка сделает полупроводниковый материал 71 локально проводящим на время, равное времени жизни созданного носителя. В течение этого периода проводимости возможно перемещение электронов через полупроводниковый материал 71 между двумя электродами 76-78.

В соответствии с новым принципом умножения электронов улучшение электронной проводимости равно числу электронов, которые могут быть перемещены через полупроводниковый материал на падающую частицу. Для этого на слое 71 полупроводникового материала устанавливаются проводящие электроды, обозначенные ссылочными номерами 76 и 78.

Когда падающие частицы не попадают на входную поверхность структуры 70 умножения электронов, напряжение, наведенное источником напряжения 75, приведет только к очень малым токам утечки между двумя электродами 76-78.

В случае когда полупроводниковый материал между двумя электродами 76-78 подвергается воздействию первичной частицы, имеющей достаточно энергии для создания одной или более пар электрон-дырка, полупроводниковый материал 71 становится проводящим на период, равный времени жизни созданного носителя. Ток будет проходить между электродами 76-78 и в зависимости от правильности выбора материала проводимый ток может существенно превышать воздействующие первичные частицы. Увеличение электронной проводимости равно числу электронов, которые могут быть перемещены через материал между электродами 76-78, и также зависит от расстояния между двумя электродами.

Подходящий полупроводниковый материал 71, оказывается, является алмазом, который может быть использован в различных вариантах осуществления, таких как монокристаллический, поликристаллический, нанокристаллический в виде покрытия из наночастиц алмаза, схожего с алмазом углерода или графена. Также другие III-V или II-IV структуры кристаллов, такие как нитрид алюминия, нитрид галлия или нитрид бора, могут быть использованы.

На фиг.3а и 3b два варианта осуществления структуры 70 умножения электронов, работающей в качестве усилителя увеличения проводимости, раскрыты с изображением так называемых двухмерных конструкций. В вариантах осуществления по фиг.3а и 3b электроды 76-78 расположены на одной поверхности слоя 71 полупроводникового материала.

На фиг.3а два электрода 76-78 в форме линий или квадратов расположены друг за другом с площадью между двумя электродами. Улучшенный вариант осуществления, включающий более чувствительную область, раскрыт на фиг.3b, где электроды 76-78 являются так называемыми переплетенными электродами, где каждый электрод 76-78 имеет множество ножек 76а-76b-76c и 78a-78b соответственно, которые переплетены.

Улучшенный вариант осуществления раскрыт на фиг.3с, где раскрыта так называемая трехмерная структура умножения электронов. В этом варианте осуществления электронный ток проводится через полупроводниковый слой из катодной поверхности (на которой расположен электрод 76) в направлении анодной поверхности, на которой расположен электрод 78. В этом варианте осуществления толщина полупроводникового слоя 71 важна для правильной работы, и толщина обычно равна между 50 нм и 100 мкм.

Хотя на фиг.3с электрод 76 на катодной поверхности структуры 70 умножения электронов сконструирован в виде электрода в форме тонкой пластины, подходят и другие конфигурации, такие как зернистый или тонкий слой металла, тонкий слой полупроводникового материала или использованные добавки с полупроводниковым материалом 71 с целью предотвращения помех соударения первичных частиц с входной поверхностью структуры 70 умножения электронов.

Анодный электрод 78 принимает полученный электронный ток через полупроводниковый материал 71 и выводит его из устройства для последующей обработки.

Также в этом варианте осуществления анодный электрод 78 может быть изготовлен в виде непрерывного слоя из проводящего или полупроводникового материала или может иметь форму зернистого или пиксельного слоя или форму слоя, имеющего отрицательное электронное сродство, что приводит к излучению электронов от полупроводникового материала 71 обратно в вакуумную область. Для реализации этого последнего варианта осуществления анодный слой 78 может быть составлен из щелочных металлов, предпочтительно, включая цезий.

На фиг.4 раскрыт другой вариант осуществления структуры умножения электронов, примененной в вакуумной трубке.

На фиг.4 новая применяемая структура умножения электронов обозначена ссылочной позицией 70, и в соответствии с изобретением структура 70 умножения электронов составлена, по меньшей мере, из слоя 71 полупроводникового материала, который наносится в виде тонкой монокристаллической или поликристаллической алмазной пленки.

Кроме того, структура 70 умножения электронов включает в себя слой 72 органического светоизлучающего диода, причем на этом слое 72 органического светоизлучающего диода расположен слой полупроводникового материала. Слой 72 органического светоизлучающего диода преобразует электрический сигнал, соответствующий току ударившегося электрода, выходящий из полупроводникового слоя 71, в видимый свет. Этот видимый световой сигнал передается через слой 72 органического светоизлучающего диода в направлении анода 5.

Упрощенная конструкция с ограниченными размерами конструкции, что также приводит к более простой конструкции с точки зрения этапов процесса изготовления, получается здесь, так как слой 71 полупроводникового материала и слой 72 органического светоизлучающего диода крепятся к аноду 3 вакуумной трубки. Предпочтительно, анодный слой 3 сконструирован в виде слоя оксида индия и олова.

Как четко отображено на фиг.5, структура 70 умножения электронов включает в себя средства генерации электрического поля 75-76-77 для генерации электрического поля между входной поверхностью и выходной поверхностью структуры 70 умножения электронов.

На слое 71 полупроводникового материала расположен рисунок маленьких передающих электродов 76, причем этот рисунок маленьких передающих электродов 76 соединен с выводом источника 75 напряжения, в то время как анод 3 соединен с другим выводом источника 75 напряжения. Между полупроводниковым слоем 71 и слоем 72 органического светоизлучающего диода расположена металлическая пиксельная структура 77, которая подходит к структуре отверстий рисунка маленьких передающих электродов 76, расположенных на входной поверхности структуры умножения электронов/слоя 71 полупроводникового материала. Размер пикселя металлической пиксельной структуры 77 должен быть как можно меньше для того, чтобы исключить неблагоприятное влияние на ЧКХ. Предпочтительно, размер пикселя составляет 2×2 микрометра. Зазоры 78 между пикселями 77 должны быть заполнены непрозрачным заполнителем зазоров, чтобы избежать обратное воздействие света от слоя 72 органического светоизлучающего диода на фотокатод 2.

Напряжение, приложенное между передающими электродами 76 и анодом 3 посредством источника 75 напряжения, используется в качестве механизма контроля увеличения. В отличие от источника напряжения высокого потенциала, применяющегося в традиционной вакуумной трубке, источник 75 напряжения имеет конструкционные ограничения и может наводить только среднее значение разности потенциалов напряжения (500-2000 Вольт) и/или низкую разность потенциалов напряжения (10-100 Вольт). Это не оказывает неблагоприятный эффект на механизм увеличения электронов в слое полупроводникового материала, но еще больше уменьшает размеры конструкции устройства и его цену. Когда используется AgAs в качестве фотокатодного материала, получается улучшенное отношение S/N, которое сравнимо с известными EBCMOC устройствами.

Использование структуры умножения электронов в соответствии с изобретением делает возможной конструкцию вакуумной трубки, имеющую очень маленький корпус и очень малое потребление энергии в несколько мВ.

В связи с отсутствием обычной микроканальной пластины, как в устройствах известного уровня техники, структура 70 умножения электронов в соответствии с изобретением имеет существенно улучшенную ЧКХ, как изображено на фиг.6.

Очевидно, что с новой структурой умножения электронов получен улучшенный принцип увеличения, который может быть применен в ряде различных вариантов осуществления, таких как бомбардируемые электронами CMOS эмиттеры, диноды и т.д.

1. Структура умножения электронов в вакуумной трубке, использующей умножение электронов, причем структура умножения электронов включает в себя входную поверхность, которая должна быть направлена в сторону входного окна вакуумной трубки, выходную поверхность, которая должна быть направлена в сторону регистрирующей поверхности вакуумной трубки, причем структура умножения электронов, по меньшей мере, составлена из слоя полупроводникового материала, отличающегося тем, что слой полупроводникового материала расположен вблизи и непосредственно присоединен к регистрирующей поверхности вакуумной трубки.

2. Структура умножения электронов по п. 1, в которой слой полупроводникового материала имеет ширину запрещенной энергетической зоны, равную 2 эВ.

3. Структура умножения электронов по п. 1 или 2, в которой указанный слой полупроводникового материала включает в себя, по меньшей мере, одно вещество, взятое из групп III-V или группы II-VI Периодической таблицы химических элементов.

4. Структура умножения электронов по п. 1 или 2, в которой указанный слой полупроводникового материала включает в себя что-либо из группы, состоящей из слоя материала, подобного алмазу, монокристаллической алмазной пленки, поликристаллической алмазной пленки и нанокристаллической алмазной пленки.

5. Структура умножения электронов по п. 4, в которой слой материала, подобного алмазу, наносится в виде покрытия из наночастиц алмаза, подобного алмазу углерода или графена.

6. Структура умножения электронов по п. 1, в которой структура умножения электронов включает в себя электролюминесцентный материал, причем на этом электролюминесцентном материале расположен слой полупроводникового материала.

7. Структура умножения электронов по п. 6, в которой электролюминесцентная структура является органическим светоизлучающим слоем.

8. Структура умножения электронов по п. 6 или 7, в которой структура умножения электронов включает в себя анодный слой, причем на этом анодном слое расположен органический светоизлучающий слой.

9. Структура умножения электронов по п. 8, в которой анодный слой сконструирован в виде слоя оксида индия и олова.

10. Структура умножения электронов по любому из пп. 1, 2, 5, 6, 7, 9, в которой структура умножения электронов включает в себя средства генерации электрического поля для генерации электрического поля поперек слоя полупроводникового материала.

11. Структура умножения электронов по п. 8, в которой структура умножения электронов включает в себя средства генерации электрического поля для генерации электрического поля поперек слоя полупроводникового материала.

12. Структура умножения электронов по любому из пп. 1, 2, 5, 6, 7, 9, в которой структура умножения электронов включает в себя средства генерации электрического поля для генерации электрического поля поперек как слоя полупроводникового материала, так и регистрирующей поверхности.

13. Структура умножения электронов по п. 8, в которой структура умножения электронов включает в себя средства генерации электрического поля для генерации электрического поля поперек как слоя полупроводникового материала, так и регистрирующей поверхности.

14. Структура умножения электронов по п. 11 или 13, в которой слой полупроводникового материала обеспечен рисунком электродов, расположенных на входной поверхности структуры умножения электронов.

15. Структура умножения электронов по п. 12, в которой слой полупроводникового материала обеспечен рисунком электродов, расположенных на входной поверхности структуры умножения электронов.

16. Структура умножения электронов по любому из пп. 11, 13, 15, в которой между слоем полупроводникового материала и органическим светоизлучающим слоем расположена металлическая пиксельная структура.

17. Структура умножения электронов по п. 12, в которой между слоем полупроводникового материала и органическим светоизлучающим слоем расположена металлическая пиксельная структура.

18. Структура умножения электронов по п. 14, в которой между слоем полупроводникового материала и органическим светоизлучающим слоем расположена металлическая пиксельная структура.

19. Структура умножения электронов по п. 16, в которой зазоры между пикселями металлической пиксельной структуры заполнены заполняющим материалом, имеющим непрозрачные световые характеристики.

20. Вакуумная трубка для использования в качестве электронного умножителя, по меньшей мере, имеющая структуру умножения электронов в соответствии с любым из предыдущих пунктов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к преобразователям невидимых электромагнитных излучений (инфракрасного, рентгеновского, ультрафиолетового, гамма-излучения) в видимое. Может быть использовано в устройствах визуализации, работающих на аналоговых и цифровых принципах.

Изобретение относится к области полупроводниковой техники. Входное окно предназначено для использования в вакуумных фотоэлектронных приборах проксимити типа.

Изобретение относится к гибридным фоточувствительным приборам, предназначенным для регистрации изображений низкого уровня освещенности. Технический результат - увеличение коэффициента усиления гибридного фоточувствительного прибора, отношения сигнал/шум, улучшение разрешающей способности, обеспечение электрической прочности и повышение пробивного напряжения корпуса.

Изобретение относится к средствам регистрации изображений в широком диапазоне освещенности для регистрации изображений в выделенных диапазонах спектра излучения, например в инфракрасном (ИК) или ультрафиолетовом (УФ) диапазоне.

Изобретение относится к квантовой электронике и электронной технике и может быть использовано в приборах со сканирующим световым лучом. Лазерная электронно-лучевая трубка выполнена в виде вакуумируемой колбы с выходным оптическим окном и имеет электронно-оптическую ось, вдоль которой последовательно расположены источник электронов, система электродов для формирования электронного пучка и активная пластина с высокоотражающим покрытием на первой своей поверхности, закрепленная на хладопроводящей подложке.

Изобретение относится к области создания вакуумных фотоэлектронных приборов, а точнее к конструкции фотокатодного узла таких приборов, в частности, конструкции фотоэлектронных приборов (ФЭП), электронно-оптических преобразователей (ЭОП).

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат - повышение разрешающей способности с использованием электронно-оптических преобразователей (ЭОП) 3-го поколения в широком диапазоне освещенности и снижение потребляемой мощности.

Изобретение относится к трубке-усилителю яркости изображения и системе ночного видения, снабженной такой трубкой. Трубка-усилитель яркости изображения содержит многослойную керамическую подложку, герметично прикрепленную к входному устройству и выходному устройству, так чтобы обеспечить герметизацию вакуумной камеры, ограниченной корпусом трубки.

Изобретение относится к области электротехники. .

Изобретение относится к области электронно-оптической и полупроводниковой техники и может быть использовано при изготовлении оптико-электронных наблюдательных и регистрирующих приборов, предназначенных для эксплуатации в условиях естественных освещенностей (от сумерек до глубокой ночи).

Изобретение относится к биноклю для дневного и ночного наблюдения. Бинокль содержит дневной канал, состоящий из двухкомпонентного объектива, оборачивающей системы и окуляра с сеткой. Также бинокль содержит ночной канал, состоящий из двухкомпонентного объектива ночного канала, электронно-оптического преобразователя, проекционного объектива ночного канала и общего с дневным каналом окуляра с сеткой. Дополнительно бинокль содержит систему оптической коммутации, состоящую из четырех оптических дефлекторов. При этом первый компонент объектива дневного канала является двухлинзовой склейкой, которая состоит из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, второй компонент является вогнуто-плоской линзой. Первый компонент объектива дневного канала используется в качестве первого компонента объектива ночного канала. Заявленное решение обеспечивает создание бинокля для дневного и ночного наблюдения, в котором объектив дневного канала выполнен двухкомпонентным, в котором фокусное расстояние его первого компонента меньше фокусного расстояния объектива дневного канала. 1 ил.
Наверх