本發(fā)明涉及一種光電探測(cè)器，尤其涉及一種真空-半導(dǎo)體混合型光電探測(cè)器。

背景技術(shù)：

光電探測(cè)具有廣泛的應(yīng)用前景和巨大的戰(zhàn)略價(jià)值，成為各國大力發(fā)展的技術(shù)領(lǐng)域。在眾多的光電探測(cè)器中，混合型光電探測(cè)器是20世紀(jì)90年代發(fā)展起來的一種新型光電探測(cè)器，融合了真空光電器件與半導(dǎo)體光電器件的優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)了兩者的缺點(diǎn)與不足，廣泛應(yīng)用于高能物理、醫(yī)療儀器、生物檢測(cè)、量子通信、天文觀察和激光測(cè)距等領(lǐng)域。

混合型光電探測(cè)器的整管采用真空光電器件的金屬-陶瓷結(jié)構(gòu)，陰極采用真空器件的光電陰極，陽極為半導(dǎo)體探測(cè)器。工作時(shí)光電陰極上產(chǎn)生的光電子經(jīng)加速后轟擊在半導(dǎo)體材料的表面，產(chǎn)生數(shù)千倍的增益，轟擊產(chǎn)生的電子-空穴對(duì)被半導(dǎo)體探測(cè)器的結(jié)區(qū)收集后實(shí)現(xiàn)信號(hào)輸出。因此，混合型光電探測(cè)器兼具了真空器件光敏面積大、靈敏度高、響應(yīng)速度快、噪聲低、增益高和半導(dǎo)體器件動(dòng)態(tài)范圍大、功耗低等優(yōu)點(diǎn)。

目前國內(nèi)外的混合型器件普遍存在探測(cè)面積小、器件結(jié)構(gòu)不通用等問題，絕大部分的混合型器件都未采用電子光學(xué)系統(tǒng)或者采用的電子光學(xué)系統(tǒng)縮小倍率較低，無法滿足大面積范圍的探測(cè)需求，并且這些器件結(jié)構(gòu)均為定制，無法適用于不同光電陰極、不同半導(dǎo)體探測(cè)器類型的需要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：針對(duì)以上問題，本發(fā)明提出一種真空-半導(dǎo)體混合型光電探測(cè)器。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種真空-半導(dǎo)體混合型光電探測(cè)器，包括輸入光窗、光電陰極、陶瓷環(huán)、聚焦裝置、半導(dǎo)體探測(cè)器、陽極底座和信號(hào)輸出裝置；光電陰極固定在輸入光窗上，半導(dǎo)體探測(cè)器固定在信號(hào)輸出裝置上，信號(hào)輸出裝置固定在陽極底座上，光電陰極和半導(dǎo)體探測(cè)器的中間設(shè)置有聚焦裝置，輸入光窗與聚焦裝置之間通過陶瓷環(huán)控制距離并實(shí)現(xiàn)絕緣，聚焦裝置與陽極底座之間通過陶瓷環(huán)控制距離并實(shí)現(xiàn)絕緣。

聚焦裝置包括聚焦電極一、聚焦電極二、聚焦電極三和聚焦極帽；聚焦電極一、聚焦電極二和聚焦電極三采用圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，聚焦電極一、聚焦電極二和聚焦電極三的內(nèi)徑依次減少，工作時(shí)施加的電壓依次增大，三個(gè)聚焦電極之間通過陶瓷環(huán)控制距離并實(shí)現(xiàn)絕緣，聚焦極帽固定在聚焦電極三上。聚焦極帽的直徑為光電陰極的直徑的1/7～1/4。

信號(hào)輸出裝置包括金絲、引針和引針基座；半導(dǎo)體探測(cè)器通過金絲連接到引針，半導(dǎo)體探測(cè)器接受的信號(hào)通過引針和引針基座實(shí)現(xiàn)信號(hào)輸出。

半導(dǎo)體探測(cè)器的尺寸小于光電陰極。

有益效果：本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)不同波段的光電探測(cè)；采用多電極聚焦結(jié)構(gòu)，中間采用陶瓷絕緣，聚焦效果明顯，可以有效地將光電陰極上產(chǎn)生的光電子會(huì)聚到尺寸較小的半導(dǎo)體探測(cè)器上，極大地提高了混合型光電探測(cè)器的有效探測(cè)面積；輸出形式靈活，并且可對(duì)增益進(jìn)行調(diào)節(jié)。本發(fā)明的光電探測(cè)器具有探測(cè)光敏面積大、器件結(jié)構(gòu)通用性高、響應(yīng)光譜靈活、增益高、暗計(jì)數(shù)低、動(dòng)態(tài)范圍大等優(yōu)點(diǎn)，并且加工簡單、裝配方便、成本低、可靠性高。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所述的真空-半導(dǎo)體混合型光電探測(cè)器結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說明。

如圖1所示是本發(fā)明所述的真空-半導(dǎo)體混合型光電探測(cè)器，包括光電陰極2和作為陽極的半導(dǎo)體探測(cè)器9，還包括聚焦裝置和信號(hào)輸出裝置。光電陰極2產(chǎn)生的光電子經(jīng)過聚焦裝置聚焦加速后轟擊在半導(dǎo)體探測(cè)器9上，產(chǎn)生數(shù)千倍的增益，產(chǎn)生的電子-空穴對(duì)被半導(dǎo)體探測(cè)器9收集，然后通過信號(hào)輸出裝置實(shí)現(xiàn)信號(hào)輸出。作為陽極的半導(dǎo)體探測(cè)器9比光電陰極2的尺寸小，可以很好的提高光電探測(cè)器的有效探測(cè)面積，提高轟擊增益，使信號(hào)強(qiáng)度倍增。該真空-半導(dǎo)體混合型光電探測(cè)器的光電陰極2用于實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換，可以響應(yīng)紫外、可見或紅外波段，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同波段的光電探測(cè)。半導(dǎo)體探測(cè)器9可以采用PN結(jié)光電二極管、PIN結(jié)光電二極管或雪崩光電二極管，輸出形式靈活，并且可對(duì)增益進(jìn)行調(diào)節(jié)。

真空-半導(dǎo)體混合型光電探測(cè)器的主要結(jié)構(gòu)包括：輸入光窗1、光電陰極2、陶瓷環(huán)3、聚焦裝置、金絲8、半導(dǎo)體探測(cè)器9、陽極底座10、引針11和引針基座12。光電陰極2固定在輸入光窗1上，半導(dǎo)體探測(cè)器9固定在引針基座12上，半導(dǎo)體探測(cè)器9的電極通過金絲8利用超聲鍵合連接到引針11，引針11和引針基座12均固定在陽極底座10上，金絲8、引針11和引針基座12構(gòu)成信號(hào)輸出裝置，半導(dǎo)體探測(cè)器9接受的信號(hào)通過引針11和引針基座12實(shí)現(xiàn)信號(hào)輸出。光電陰極2和半導(dǎo)體探測(cè)器9的中間設(shè)置有聚焦裝置，輸入光窗1與聚焦裝置之間通過陶瓷環(huán)3控制距離并實(shí)現(xiàn)絕緣，聚焦裝置與陽極底座10之間通過陶瓷環(huán)3控制距離并實(shí)現(xiàn)絕緣。

聚焦裝置包括聚焦電極一4、聚焦電極二5、聚焦電極三7和聚焦極帽6，聚焦電極一4、聚焦電極二5和聚焦電極三7采用圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，聚焦電極一4、聚焦電極二5和聚焦電極三7從上到下依次排列，內(nèi)徑依次減少，工作時(shí)施加的電壓逐級(jí)增大，三個(gè)聚焦電極之間也通過陶瓷環(huán)3控制電極間的距離并實(shí)現(xiàn)絕緣。聚焦極帽6固定在聚焦電極三7上，幫助光電子聚集通過聚焦電極三7抵達(dá)半導(dǎo)體探測(cè)器9。聚焦極帽6的直徑為光電陰極2的直徑的1/7～1/4。整個(gè)真空-半導(dǎo)體混合型光電探測(cè)器中各個(gè)零件之間的固定可通過釬焊或其他焊接方式實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)滿足真空度要求的密封。