Cs2Te紫外光電陰極帶外光譜響應(yīng)研究

李曉峰，姜云龍，李靖雯，姬 明，李金沙，張勤東

Cs2Te紫外光電陰極帶外光譜響應(yīng)研究

李曉峰1,2，姜云龍2，李靖雯2，姬 明2，李金沙2，張勤東2

（1. 微光夜視技術(shù)重點實驗室，陜西 西安 710065；2. 北方夜視技術(shù)股份有限公司，云南 昆明 650217）

利用強光源作為激勵，測量了Cs2Te紫外光電陰極帶外光譜響應(yīng)。結(jié)果表明Cs2Te紫外光電陰極的帶外光譜響應(yīng)較低，與帶內(nèi)光譜響應(yīng)相比相差幾個數(shù)量級。帶內(nèi)光譜響應(yīng)的峰值靈敏度可以大于40mA/W，但對帶外光譜響應(yīng)，如對550nm的波長，其光譜響應(yīng)可以低至10－3mA/W數(shù)量級。對采用同樣工藝所制作的Cs2Te紫外光電陰極，其帶外光譜響應(yīng)的離散性較大。根據(jù)對3種不同可見光陰極，即Na2KSb(Cs)多堿光電陰極、K2CsSb雙堿光電陰極以及GaAs(Cs-O)光電陰極帶外光譜響應(yīng)的測試，證明這3種可見光陰極均存在不同大小的帶外光譜響應(yīng)。測試數(shù)據(jù)表明，帶外光譜響應(yīng)與逸出功（正電子親和勢光電陰極）或禁帶寬度（負電子親和勢光電陰極）的大小相關(guān)。逸出功越低或禁帶寬度越小，帶外光譜響應(yīng)越大。根據(jù)光電發(fā)射的方程，可以推測出Cs2Te紫外光電陰與上述3種可見光光電陰極一樣，產(chǎn)生帶外光譜響應(yīng)的原因是多光子吸收，即多光子效應(yīng)。由于Cs2Te紫外光電陰極存在帶外光譜響應(yīng)，因此當(dāng)采用Cs2Te紫外光電陰極的“日盲”像增強器在強烈的太陽光下或直對太陽光使用時，會受到太陽光的干擾或看到太陽的像，不具備日盲特性。為了使“日盲”紫外像增強器完全具備日盲特性，需要“日盲”紫外像增強器Cs2Te紫外陰極前增加“日盲”濾光片，利用“日盲”濾光片消去Cs2Te紫外陰極的帶外光譜響應(yīng)達到“日盲”的目的。因此在實際應(yīng)用過程中，“日盲”濾光片是必不可少的?！叭彰ぁ睘V光片設(shè)計的依據(jù)是Cs2Te紫外陰極對太陽輻射的響應(yīng)度。Cs2Te紫外陰極對太陽輻射的響應(yīng)主要集中在350～650nm之間，因此“日盲”濾光片主要應(yīng)對該波段的可見光進行衰減。只有使用與Cs2Te紫外陰極帶外光譜響應(yīng)相匹配的“日盲”濾光片才有可能使“日盲”紫外像增強器具備“日盲”特性。

Cs2Te紫外光電陰極；帶外光譜響應(yīng)；多光子吸收；紫外像增強器

0 引言

Cs2Te紫外光電陰極（簡稱Cs2Te陰極）的光譜響應(yīng)范圍在200～320nm之間，對可見光不響應(yīng)，因此常被稱為Cs2Te“日盲”紫外光電陰極。由于太陽輻射中200～280nm波段的紫外輻射幾乎被大氣層中的臭氧層所吸收，因此地球表面不再存在這一波段的紫外光，所以利用Cs2Te陰極作為光電陰極的紫外探測器（如像增強器或光電倍增管）在地面探測該波段的輻射時，背景噪音極低，這與紅外探測器在探測目標(biāo)時存在極高的背景噪聲形成了鮮明的對比。因此“日盲”紫外探測器在紫外通訊、火災(zāi)監(jiān)控、電暈檢測和環(huán)境污染監(jiān)測等方面具有廣泛的應(yīng)用前景[1]。特別是近年來，隨著電力輸送業(yè)務(wù)的發(fā)展，利用“日盲”紫外探測器來檢查電暈放電的需求日益增加，出現(xiàn)了各種利用“日盲”紫外像增強器制作的電暈檢查儀。電暈檢查儀的核心是使用Cs2Te陰極為光電陰極的“日盲”紫外像增強器，它通過探測電暈放電過程中所發(fā)射的紫外光來檢測電暈放電是否存在。電暈檢查儀在檢查高壓線路的電暈放電時均是在白天進行，盡管理論上講Cs2Te陰極對可見光不響應(yīng)，但當(dāng)電暈檢查儀面對強烈的太陽光或直對太陽時（輻射照度大于106lx），太陽光仍會對紫外信號的探測產(chǎn)生干擾，產(chǎn)生背景噪聲。這表明Cs2Te陰極并非真正的“日盲”陰極，即Cs2Te陰極不是絕對的不響應(yīng)可見光。Cs2Te陰極對紫外光的響應(yīng)稱為帶內(nèi)光譜響應(yīng)，而對可見光的響應(yīng)稱為帶外光譜響應(yīng)，也稱為日盲特性。所以對Cs2Te陰極而言，不僅要求其紫外波段的光譜響應(yīng)高，同時還要求其可見光波段的光譜響應(yīng)低，實現(xiàn)真正的“日盲”。關(guān)于Cs2Te陰極對紫外波段響應(yīng)的研究很多[2-6]，但對可見光響應(yīng)即對帶外光譜響應(yīng)的研究較少[7]，Cs2Te陰極的帶外光譜響應(yīng)與帶內(nèi)光譜響應(yīng)一樣，也是Cs2Te陰極的一個重要參數(shù)，因此有必要開展Cs2Te陰極的日盲特性研究，降低或消去“日盲”紫外像增強器的帶外光譜響應(yīng)，從而進一步推動Cs2Te“日盲”紫外探測器在電暈檢查領(lǐng)域的應(yīng)用。

1 帶外光譜響應(yīng)的測量及特點

在測量Cs2Te陰極光譜響應(yīng)時，一般采用氘燈作為光源，利用光柵光譜儀分光之后照射于光電陰極，再利用微弱電流表測量光電流，從而測量出Cs2Te陰極不同波長的光譜靈敏度或光譜響應(yīng)。然而由于電流測量精度的限制，一般的光電陰極光譜響應(yīng)測量儀對光電陰極截止波長以后的光譜響應(yīng)測不出。原因是截止波長以后的光譜響應(yīng)太低，往往被人們所忽略。為了測量微弱的帶外光譜響應(yīng)，可以采取提高入射光強度的方法。如采用不同波長的激光器直接照射光電陰極，或采用高亮度的光源通過光柵分光后再照射光電陰極，盡管Cs2Te陰極的帶外光譜響應(yīng)低，但因輸入信號強，因此也可以激發(fā)Cs2Te陰極產(chǎn)生皮安表能夠測量出的光電流，這樣就可以準確地測量出Cs2Te陰極的帶外光譜響應(yīng)。帶外光譜響應(yīng)的測量原理與帶內(nèi)光譜響應(yīng)的測量原理相同，所不同的是需要較強的入射光。Cs2Te陰極帶外光譜響應(yīng)的測量原理見圖1。

圖1中的測試樣品為1支“日盲”紫外像增強器，主要包括Cs2Te光電陰極、微通道板（micro channel plate，MCP）和熒光屏3部分。測量時紫外像增強器所施加的電壓分別是，陰極為0V，MCP輸入為200V。皮安表串聯(lián)在此回路中，通過該電流表對光電流進行測量。測量的方法與帶內(nèi)光譜響應(yīng)的測量方法相同。圖2是所測量的Cs2Te陰極“日盲”紫外像增強器的光譜響應(yīng)曲線。從圖中可以看出，Cs2Te陰極的光譜響應(yīng)存在2個區(qū)域，一個為波長小于320nm的紫外波段響應(yīng)區(qū)域，即帶內(nèi)光譜響應(yīng)區(qū)域，另一個為波長大于320nm的可見光波段響應(yīng)區(qū)域，即帶外光譜響應(yīng)區(qū)域。2個區(qū)域的光譜響應(yīng)在數(shù)量級上存在明顯的區(qū)別。在帶內(nèi)，峰值光譜響應(yīng)達到40mA/W，但在320nm以后，光譜響應(yīng)很小了。一般而言在320nm波長的光譜響應(yīng)僅僅為其峰值光譜響應(yīng)的1%～3%，因此320nm波長通常又被稱為Cs2Te陰極的長波截止波長。盡管截止波長的光譜響應(yīng)很低了，但與帶外光譜響應(yīng)相比，仍然很高。如對圖2所示的樣品，所測量的峰值響應(yīng)波長為270nm，峰值響應(yīng)為38mA/W。截止波長為320nm，光譜響應(yīng)為1mA/W，但對550nm的波長，其光譜響應(yīng)僅為4.6×10－3mA/W，對650nm的波長，光譜響應(yīng)僅為2.7×10－4mA/W，而對700nm的波長，光譜響應(yīng)更低，僅為2.1×10－5mA/W。

圖1 “日盲”紫外像增強器光電流測試

圖2 Cs2Te陰極光譜響應(yīng)曲線

對于傳統(tǒng)的真空蒸發(fā)化學(xué)反應(yīng)合成技術(shù)所制作的Cs2Te陰極，其帶內(nèi)和帶外的光譜響應(yīng)均具有一定的離散性，但兩者相比較，帶外光譜響應(yīng)的離散性更大。帶內(nèi)光譜響應(yīng)的峰值光譜響應(yīng)在30～50mA/W之間，相差不到2倍。但對帶外光譜響應(yīng)633nm的波長而言，光譜響應(yīng)在10－3～10－6mA/W之間，相差3個數(shù)量級，可見帶外光譜響應(yīng)的離散性之大

2 帶外光譜響應(yīng)機理分析

根據(jù)半導(dǎo)體光電發(fā)射的理論，光電發(fā)射由3個過程組成。過程①：光電陰極吸收光子并激發(fā)電子從價帶躍遷至導(dǎo)帶。過程②：電子從光電陰極體內(nèi)擴散至真空界面。過程③：電子越過表面勢壘逸出光電陰極表面而發(fā)射到真空中，從而形成光電發(fā)射，其理論模型見圖3。由此可見只有能量大于逸出功的光子才能產(chǎn)生光電發(fā)射，所以逸出功的大小決定了光電發(fā)射的長波截止波長。波長大于長波截止波長的輻射由于沒有足夠的能量激發(fā)電子躍遷并克服表面勢壘逸出到真空，因此不可能產(chǎn)生光電發(fā)射。

圖3 光電發(fā)射示意圖

然而對Cs2Te陰極，在截止波長之外確實存在光譜響應(yīng)，盡管這種光譜響應(yīng)與帶內(nèi)光譜響應(yīng)相比存在數(shù)量級上的差別。為了分析Cs2Te陰極帶外光譜響應(yīng)產(chǎn)生的原因，對其他種類的可見光陰極帶外光譜響應(yīng)也進行了測量。所測量的可見光陰極有Na2KSb(Cs)多堿光電陰極（簡稱Na2KSb多堿陰極）、K2CsSb雙堿光電陰極（K2CsSb陰極）、GaAs(Cs-O)光電陰極（簡稱GaAs陰極）。3種光電陰極分別屬于兩類，其中Na2KSb多堿陰極與K2CsSb雙堿陰極屬于同一類，為正電子親和勢堿銻化合物多晶半導(dǎo)體光電陰極。GaAs光電陰極屬于另一類，為負電子親和勢單晶半導(dǎo)體光電陰極。測量樣品均為帶MCP的近貼聚焦像增強器。每一種光電陰極測量兩個樣品。測試時首先利用陰極靈敏度測量儀測量出所有光電陰極對2856K色溫鎢絲燈的白光靈敏度，然后再利用1064nm波長的短波紅外半導(dǎo)體激光器作光源，測量各種光電陰極的光譜靈敏度，測量結(jié)果見表1。

從表1看出，所測量的這3種光電陰極也都存在較低的帶外光譜響應(yīng)，所不同的是大小不一樣。在3種可見光陰極之中，Na2KSb多堿陰極對1064nm波長短波紅外的光譜響應(yīng)最大，為10－3mA/W的數(shù)量級，GaAs陰極的光譜響應(yīng)次之，為10－4mA/W的數(shù)量級，K2CsSb雙堿陰極的光譜響應(yīng)最低，為10－7mA/W的數(shù)量級。Na2KSb多堿陰極與K2CsSb雙堿陰極屬于同一類的陰極，性能相似。Na2KSb多堿陰極的長波截止波長為950nm，白光陰極靈敏度在700mA/lm左右，而K2CsSb雙堿光電陰極的長波截止波長為650nm，白光陰極靈敏度在100mA/lm左右，兩者的白光陰極靈敏度相差約600mA/lm，長波截止波長相差約300nm，但兩者的短波紅外光譜靈敏度卻相差4個數(shù)量級。根據(jù)這2種光電陰極帶外光譜響應(yīng)的比較和分析，可以認為對同一類陰極來講，長波截止波長是影響帶外光譜響應(yīng)的主要因素。長波截止波長越長（逸出功越低），陰極靈敏度越高，同時帶外光譜響應(yīng)也就越大。Na2KSb多堿陰極與GaAs陰極不屬于同一類光電陰極，GaAs陰極的白光靈敏度接近2000mA/lm，長波截止波長為910nm，比Na2KSb多堿陰極的長波截止波長小40nm，帶外光譜響應(yīng)比Na2KSb多堿陰極低1個數(shù)量級。也就是說在不同種類的光電陰極間進行比較時，長波截止波長仍然是影響帶外光譜響應(yīng)的主要因素，即長波截止波長更長的，帶外光譜響應(yīng)也更大。由于長波截止波長由逸出功所決定，因此對正電子親和勢陰極，逸出功是決定帶外光譜響應(yīng)的主要因素，而對負電子親和勢陰極，禁帶寬度則是決定帶外光譜響應(yīng)的主要因素。

表1 不同光電陰極的光譜響應(yīng)

對同一種光電陰極來講，如對Na2KSb多堿陰極，白光靈敏度與帶外光譜響應(yīng)并不完全正相關(guān)。對更多的Na2KSb多堿陰極樣品的測量結(jié)果表明，并不是白光陰極靈敏度高的，帶外光譜響應(yīng)也高。多數(shù)樣品是這樣，但也有的樣品是陰極靈敏度高，而帶外光譜響應(yīng)卻小。也有的樣品是陰極靈敏度低，但帶外光譜響應(yīng)卻大。

根據(jù)以上分析可知，光電陰極均存在帶外光譜響應(yīng)，因此可以認為光電陰極帶外光譜響應(yīng)產(chǎn)生的原因相同。所以分析出可見光陰極產(chǎn)生帶外光譜響應(yīng)的原因也就可以來分析出Cs2Te“日盲”陰極產(chǎn)生帶外光譜響應(yīng)的原因。在以上3種可見光陰極中，以GaAs陰極來分析帶外光譜響應(yīng)的原因更具有說服力。因為GaAs陰極為單晶半導(dǎo)體光電陰極，其光電發(fā)射遵循嚴格的半導(dǎo)體光電發(fā)射理論，研究的最多[8-13]，并且理論體系最完善。

GaAs陰極為強摻雜的p型半導(dǎo)體，禁帶寬度為1.4eV，為負電子親和勢光電陰極，逸出功低于禁帶寬帶。根據(jù)光電發(fā)射的“三過程”理論，只要是能量大于1.4eV的光子就可能激發(fā)價帶電子躍遷并同時產(chǎn)生光電發(fā)射。反之，能量小于1.4eV的光子不可能產(chǎn)生光電發(fā)射。1064nm波長的光子能量僅僅為1.16eV，因此不可能將價帶內(nèi)的電子激發(fā)到導(dǎo)帶，更不可能產(chǎn)生光電發(fā)射。GaAs陰極為強摻雜的p型半導(dǎo)體，雜質(zhì)能級位于價帶頂，因此1064nm波長的光子也不可能激發(fā)雜質(zhì)能級上的電子躍遷到導(dǎo)帶。所以GaAs光電陰極帶外光譜響應(yīng)產(chǎn)生的原因，或者說帶外波長產(chǎn)生電子躍遷的原因不可能是來源于吸收一個光子能量所產(chǎn)生的電子躍遷，而應(yīng)該是來源于吸收多個光子所產(chǎn)生的電子躍遷。Na2KSb多堿陰極與K2CsSb雙堿陰極與GaAs陰極一樣，均為強p型半導(dǎo)體，雜質(zhì)能級也位于價帶頂，因此對帶外波長產(chǎn)生的躍遷電子也不可能來源于雜質(zhì)能級，唯一的原因之一是來源于吸收多光子產(chǎn)生的電子躍遷。從可見光陰極的分析來類比，Cs2Te“日盲陰極”產(chǎn)生帶外光譜響應(yīng)的原因也是多光子吸收產(chǎn)生的電子躍遷。關(guān)于多光子吸收的現(xiàn)象及光電發(fā)射的理論在銀氧銫光電陰極早有詳細的論述[14-19]。多光子吸收躍遷的幾率較單光子吸收躍遷的幾率小，因此光電響應(yīng)很低。綜上所述，Cs2Te陰極的帶內(nèi)光譜響應(yīng)為單光子效應(yīng)，符合式(1)的光電發(fā)射方程；而帶外光譜響應(yīng)的實質(zhì)就是多光子效應(yīng)，符合式(2)的光電發(fā)射方程。

＝0＋(1)

＝0＋(2)

式中：為普朗克常數(shù)；為光子的頻率；0為光電子的初始能量；為逸出功；為束縛電子所吸收的光子數(shù)。

3 討論

Cs2Te陰極一般應(yīng)用于“日盲”紫外像增強器中。“日盲”紫外像增強器使用雙片疊加MCP作為電子倍增器，電子增益可以達到106?！叭彰ぁ弊贤庀裨鰪娖髟趶娏业奶柟饣蛑睂μ柺褂脮r，Cs2Te陰極的帶外光譜響應(yīng)，強烈太陽光和MCP高增益三者的共同作用，會產(chǎn)生強烈的可見光背景噪聲或看見太陽的像，這對紫外信號的探測將產(chǎn)生極大的干擾。如果MCP的增益很低，那么即使是直對太陽，也不會在紫外像增強器的熒光屏上出現(xiàn)太陽的像。所以“日盲”紫外像增強器能否具有“日盲”特性取決于Cs2Te陰極帶外光譜響應(yīng)、MCP增益以及太陽光強度三者的乘積。所以高增益（106以上）“日盲”紫外像增強器在強烈太陽光下使用時，“日盲”特性就喪失了。由于Cs2Te陰極的帶外光譜響應(yīng)以及MCP的高增益是客觀存在的，因此為了使“日盲”紫外像增強器直對太陽時看不見太陽的像，具有完全“日盲”功能，必須在日盲紫外像增強器的光電陰極前端增加一個“日盲”濾光片對太陽光進行衰減。理想的“日盲”濾光片應(yīng)該是對紫外光100%透過而對太陽光100%不透過。但實際應(yīng)用中，不存在這種理想的“日盲”濾光片，大部分的“日盲”濾光片對紫外信號的峰值透過率不超過20%，對可見光波段的最低透過率不低于10－15。由于可見光的光譜范圍很寬，要在保證紫外光高透過的條件下實現(xiàn)對可見光光譜范圍內(nèi)實現(xiàn)均勻的低透過需要對“日盲”濾光片進行精確的設(shè)計，而設(shè)計的依據(jù)之一就是Cs2Te陰極的光譜響應(yīng)以及太陽的光譜輻射度。然而Cs2Te陰極對太陽的響應(yīng)最終體現(xiàn)為一種對太陽發(fā)射光譜和陰極光譜響應(yīng)的一種積分，因此Cs2Te陰極對太陽光譜輻射響應(yīng)度，即Cs2Te陰極的光譜響應(yīng)與太陽光譜輻射的乘積是日盲濾光片設(shè)計所需要參考的一項重要指標(biāo)。圖4是太陽輻射的光譜輻射度，圖5是Cs2Te陰極對太陽的光譜輻射響應(yīng)度。其中圖5是圖2的Cs2Te陰極的光譜響應(yīng)與圖4的太陽光譜輻射度的乘積。圖4的太陽輻射度為地球表面大氣質(zhì)量為零條件下的輻射度。

從圖5看出，Cs2Te陰極對太陽輻射的響應(yīng)主要集中在340～700nm之間，峰值在410nm，由于大氣的吸收，造成曲線存在波峰和波谷，但主要的響應(yīng)集中在350～650nm之間。因此日盲濾光片的設(shè)計主要需要衰減該波段的輻射，同時又不要降低紫外波段的透過率。理想的Cs2Te陰極應(yīng)該是帶內(nèi)光譜響應(yīng)盡量大，而帶外光譜響應(yīng)盡量小，即帶內(nèi)光譜響應(yīng)與帶外光譜響應(yīng)之間形成剪刀差。但實際的Cs2Te陰極的帶外光譜響應(yīng)不可能為零，只能在一定的范圍內(nèi)降低。關(guān)于在Cs2Te陰極制作過程中如何降低其帶外光譜響應(yīng)的方法已經(jīng)有過報道，但無論是工藝還是技術(shù)均還不成熟，因此有必要進一步開展Cs2Te陰極制作工藝技術(shù)的研究。

圖4 太陽光譜輻照度

圖5 Cs2Te陰極光譜響應(yīng)度

4 結(jié)論

Cs2Te陰極被稱為“日盲”紫外光電陰極，原因是其光譜響應(yīng)主要在紫外波段。但與其他光電陰極一樣，存在帶外光譜響應(yīng)。Cs2Te陰極的帶外光譜響應(yīng)與帶內(nèi)光譜響應(yīng)存在本質(zhì)的差別。帶外光譜響應(yīng)非常低，與帶內(nèi)光譜響應(yīng)相比，相差幾個數(shù)量級，且樣品與樣品之間的帶外光譜響應(yīng)離散性較大。帶外光譜響應(yīng)的產(chǎn)生原因是由于多光子吸收所導(dǎo)致的光電發(fā)射。由于帶外光譜響應(yīng)的存在，當(dāng)Cs2Te陰極面對較的強烈可見光（如太陽）時，其“日盲”特性也就喪失了。因此Cs2Te陰極不是絕對的“日盲”陰極。在實際應(yīng)用過程中，當(dāng)在強烈太陽光下使用“日盲”探測器時，需要在光路中增加“日盲”濾光片，這樣才可能避免強光或太陽對紫外目標(biāo)圖像的干擾。

[1] 蘆漢生, 白廷柱, 鐘生東, 等. 紫外告警技術(shù)的現(xiàn)狀與分析[J]. 光學(xué)技術(shù), 2000, 26(4): 316-318.

LU Han-sheng, BAI Ting-zhu, ZHONG Sheng-dong, et al. Current status and analysis of ultraviolet alarm technology[J]., 2000, 26(4): 316-318.

[2] 蘇現(xiàn)軍, 王武杰, 趙嵐, 等. GaN基可見盲紫外探測器及其研究進展[J]. 量子電子學(xué)報, 2004, 21(4): 406-410.

SU Xian-jun, WANG Wu-jie, ZHAO Lan, et al, Solar blind ultraviolet detector and research progress based on GaN[J]., 2004, 21(4): 406-410.

[3] 李長棟, 韓慧伶. 寬禁帶半導(dǎo)體日盲紫外探測器研究進展[J]. 光機電信息, 2009, 26(4): 24-26.

LI Chang-dong, HAN Hui-ling. Study progress on solar-blind UV detector of wide-gap semiconductor[J]., 2009, 26(4): 24-26.

[4] Green J C, Morse J A, Andrews J H. Performance of the cosmic origins spectrograph for the Hubble Space Telescope[C]//,, 1999, 64:176.

[5] Carbary J F, Darlington E D, Harris J H. Ultraviolet and visible imaging and spectrographic imaging instrument[J]., 1994, 33(19): 4201.

[6] Braem A, Joram C, Piuz F. Technology of photocathode production[J]., 2003, 502(1):205-210.

[7] 韋永林, 趙寶生, 賽小峰, 等. 高量子效率碲化銫紫外日盲陰極研究[J]. 真空科學(xué)與技術(shù), 2012, 32(7): 555-540

WEI Yong-lin, ZHAO Bao-sheng, SAI Xiao-feng, et al, Development of Cesium Telluride UV cathode with high efficiency and solar blind characteristics[J]., 2012, 32(7): 555-540.

[8] 牛軍, 喬建良, 常本康, 等. 不同變摻雜結(jié)構(gòu)GaAs光電陰極的光譜特性分析[J]. 光譜學(xué)與光譜分析, 2009, 29(11): 3007-3010.

NIU Jun, QIAO Jian-liang, CHANG Ben-kang, et al. Spectral characteristic analysis of GaAs photocathode for different vary-doped mode[J]., 2009, 29(11): 3007-3010.

[9] 鄒繼軍, 常本康, 杜曉晴, 等. GaAs光電陰極光譜響應(yīng)曲線形狀的變化[J]. 光譜學(xué)與光譜分析, 2007, 27(8): 1465-1468.

ZHOU Ji-jun, CHANG Ben-kang, DU Xiao-qing, et al. Shape variation research of spectral response on GaAs photocathode[J]., 2007, 27(8): 1465-1468.

[10] 喬建良, 常本康, 牛軍, 等. NEA GaN和GaAs光電陰極激活機理對比研究[J]. 真空科學(xué)與技術(shù)學(xué)報, 2009, 29(2): 115-118.

QIAO Jian-liang, CHANG Ben-kang, ZHOU Jie-jun, et al. Similarities and differences between negative electron affinity GaN and GaAs photocathode activation mechanisms[J]., 2009, 29(2): 115-118.

[11] 杜曉晴, 常本康, 鄒繼軍. Cs、O激活方式對GaAs光電陰極的影響[J]. 真空科學(xué)與技術(shù)學(xué)報, 2006, 26(1): 1-4.

DU Xiao-qing, ZHOU Ji-jun, CHANG Ben-kang, et al. Influence of GaAs photocathode by Cs-O activation[J]., 2006, 26(1): 1-4.

[12] 鄒繼軍, 錢蕓生, 常本康, 等. GaAs光電陰極制備過程中多信息量測試技術(shù)研究[J]. 真空科學(xué)與技術(shù)學(xué)報, 2006, 26(3): 172-175.

ZHOU Ji-jun, QIAN Yun-sheng, CHANG Ben-kang, et al. Study on multi information measuring technology on preparation procession of GaAs photocathode[J]., 2006, 26(3): 172-175.

[13] 鄒繼軍, 常本康, 杜曉晴. MBE 梯度摻雜GaAs 光電陰極激活實驗研究[J]. 真空科學(xué)與技術(shù)學(xué)報, 2005, 25(6): 401-404.

ZHOU Ji-jun, CHANG Ben-kang, DU Xiao-qing, et al. Activation experiment research on MBE gradient doping GaAs photocathode[J]., 2005, 25(6): 401-404.

[14] 史博文. 對多光子光電效應(yīng)的一些思考[J]. 物理通報, 2014, 12: 22-24.

SHI Bo-wen. Thinking about multiphoton photoelectric effect[J]., 2014, 12: 22-24.

[15] 許國材. 多光子光電效應(yīng)[J]. 大學(xué)物理, 1993, 12(1): 34-37.

XU Guo-cai. Multiphoton photoemission effect[J]., 1993, 12(1): 34-37.

[16] 陳偉孟. 多光子光電效應(yīng)的規(guī)律與啟示[J]. 物理教學(xué)探討, 2014, 32(11): 45-47.

CHEN Wei-meng. Law and inspiration on photoemission of multi-photon effect[J]., 2014, 32(11): 45-47.

[17] 吳玲玲, 薛增泉, 吳全德. 銀氧銫光電陰極的多光子光電產(chǎn)額[J]. 真空科學(xué)與技術(shù), 1993, 13: 101-107.

WU Ling-ling, XUE Zeng-quan, WU Quan-de. Multiphoton photoelectron yield of Ag-O-Cs photocathode[J]., 1993, 13: 555-540.

[18] 李曉峰，趙學(xué)峰，瞿利平，等. 多堿陰極激活過程中逸出功及電子躍遷變化研究[J]. 紅外技術(shù), 2013, 35(4):202-206.

LI Xiao-feng, ZHAO Xue-feng, QU Li-ping, et al. Study on variation of work function and electron transition of multi alkali cathode during Cs activation and Cs-Sb activation[J]., 2013, 35(4): 202-206.

[19] 李曉峰, 李燕紅, 石峰, 等. Na2KSb光電陰極與GaAs光電陰極比較研究[J].紅外技術(shù), 2013, 35(3): 173-179.

LI Xiao-feng, LI Yan-hong, SHI Feng, et al. Study on the difference between GaAs cathode and Na2KSb cathode[J]., 2013, 35(3): 173-179.

Study on Spectral Response beyond Cut off of Cs2Te Ultra Violet Photo Cathode

LI Xiao-feng1,2，JIANG Yun-long2，LI Jing-wen2，JI Ming2，LI Jin-sha2，ZHANG Qin-dong2

(1.,710065,;2.,,650217,)

With the strong light as the input, the spectral response beyond cut off of the Cs2Te ultraviolet photo cathode is measured. The results show that the spectral response of the Cs2Te cathode beyond cut off is lower, and is several orders of magnitude lower than that within the cutoff. The peak sensitivity of within cutoff can be greater than 40mA/W, but the spectral response beyond cut off can be as low as 10－3mA/W order of magnitude at 550nm wavelength. The divergence of spectral response beyond cut off of Cs2Te ultraviolet photo cathode made with the same process is large. According to the test of three different visible light photo cathode, namely Na2KSb (Cs), K2CsSb and GaAs (Cs-O), it is proved that these three kinds of visible light photo cathode also have certain spectral response. The test data show that the spectral response beyond cut off is related to the size of the work function (positive electron affinity cathode) or the band gap (negative electron affinity cathode). The smaller the work function or the band gap is, the greater the spectral response beyond cut off. The spectral response beyond cut off is a common phenomenon for photo cathode. The reason is that the effect of multiphoton absorption, i.e. multiphoton effect. Because Cs2Te photo cathodes are present spectral response beyond cut off, thus, when solar blind image intensifier adopting Cs2Te photo cathodes is used in the strong sun light or straight to the sun's light, detected signal would be disturbed by the light of the sun, or by the image of the sun like. Thus solar blind image intensifier does not have the sun blind characteristic. In order to make the solar blind ultraviolet image intensifier fully equipped with solar blind characteristic, solar blind filter is needed. Combining solar blind filter with spectral response of Cs2Te cathode beyond cut off, solar blind image intensifier can achieve complete solar blind. So in the practical application of ultra violet detecting, the solar blind filter is essential. One of the bases of the design of the solar blind filter is the response of the Cs2Te ultraviolet cathode to the solar radiation. The response of the Cs2Te ultraviolet cathode to the solar radiation is mainly concentrated in the 350-650nm, so the solar blind filter is mainly used to attenuate the visible light. Only with solar blind filter matching with spectral response of Cs2Te cathode, can solar blind ultraviolet image intensifier be made completely solar blind.

Cs2Te ultra violet photo cathode，spectral response beyond cut off，multiphoton absorption，ultra violet image intensifier

O462.3

A

1001-8891(2015)12-1068-06

2015-09-21；

2015-10-11.

李曉峰（1963-），男，博士，研高工，主要從事微光夜視技術(shù)方面的研究。E-mail：lxf@nvt.com.cn。

國家自然科學(xué)基金，編號：11535014。