复合石英窗的Cs2Te日盲紫外光电阴极及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种复合石英窗的Cs2Te日盲紫外光电阴极及其制备方法，该复合石英窗的Cs2Te日盲紫外光电阴极是在石英窗的表面制作石墨烯层，之后在石墨烯表面采用原子层沉积方式制作一层SiO2膜层，再在SiO2膜层上制作Cs2Te日盲紫外阴极。该制备方法包括：1)生长石墨烯，得到表面上覆盖了石墨烯层的铜箔；2)转移石墨烯，得到表面上覆盖了石墨烯层的石英窗；3)制作SiO2膜层，在石墨烯表面采用原子层沉积方式制作一层SiO2膜层，得到复合石英窗；4)制作Cs2Te日盲紫外阴极，在复合石英窗的膜层上蒸镀并得到Cs2Te日盲紫外阴极。本发明专利技术的复合石英窗透过率较高，电阻率低较，因此量子效率η较高。较高。较高。

【技术实现步骤摘要】
复合石英窗的Cs2Te日盲紫外光电阴极及其制备方法


[0001]本专利技术属于日盲紫外像增强器或探测器
，涉及一种复合石英窗的Cs2Te日盲紫外光电阴极及其制备方法，该复合石英窗的Cs2Te日盲紫外光电阴具有极高的量子效率。

技术介绍

[0002]“日盲紫外”是指波长在200nm～280nm之间的紫外线。在自然条件下，地球表面不存在日盲紫外。这是因为来自太空的日盲紫外线在到达地球表面的过程中，会被大气层中的臭氧层完全吸收。由于地球表面不存在日盲紫外，因此当在地球表面探测人工所产生的日盲紫外时，不存在背景干扰，所以信号探测的准确率就极高。
[0003]在正常生产生活中，很多情况下会产生日盲紫外，如高压输送电设备在发生故障时，会发生电晕放电，同时产生日盲紫外辐射，而日盲紫外辐射人眼看不到，只能利用日盲紫外像增强器来进行观察。当观察到日盲紫外辐射时，就可以发现电晕放电，也就可以发现故障。所以日盲紫外像增强器在电晕探测方面具有广泛应用。
[0004]日盲紫外像增强器或探测器利用光电转换原理，通过Cs2Te日盲紫外光电阴极将日盲紫外转换为光电子，然后利用微通道板对光电子数量进行倍增，从而实现对日盲紫外目标的成像或探测。日盲紫外像增强器的核心之一是日盲紫外光电阴极，即Cs2Te日盲紫外光电阴极(简称日盲紫外阴极或Cs2Te阴极)。日盲紫外阴极的主要性能参数为量子效率，它定义为阴极输出光电子数量与输入光子数量之比。日盲紫外阴极的量子效率越高，其探测距离越远。长期以来，人们一直致力于不断提高日盲紫外阴极的量子效率，采取了各种方法，并且取得了一定的效果。
[0005]尽管如此，日盲紫外阴极的量子效率还远未达到其理论极限值，因此进一步提高日盲紫外阴极的量子效率仍然是日盲紫外阴极的努力方向。
[0006]例如，现有技术是在石英窗上镀制一层Ni
‑
Cr半透明金属膜层，再在Ni
‑
Cr半透明的金属层上制作Cs2Te日盲紫外阴极。由于Ni
‑
Cr半透明的金属层的透过率低，电阻率较高，因此量子效率η较低。
[0007]中国专利CN102306601A公开了一种消除光学纤维面板暗网格被输出的像增强器结构，针对光学纤维面板作为输入窗的微光像增强器，主要用于消除光学纤维面板存在的暗网格被输出的技术问题。其主要技术方案是：在输入窗光纤面板的内表面和光电阴极之间镀制一层SiO2膜层，光纤面板的内表面、SiO2膜层及光电阴极连为一体。其原理是利用厚度为100nm、结构较为疏松的SiO2膜层来降低多碱阴极的分辨力，从而使多碱阴极对光学纤维面板暗网格不能成像，无助于解决石英窗的日盲紫外光电阴极的量子效率不够高的技术问题。

技术实现思路

[0008]本专利技术要解决的技术问题在于提供一种复合石英窗的Cs2Te日盲紫外光电阴极及
其制备方法，目的在于提高日盲紫外阴极的量子效率。
[0009]本专利技术的复合石英窗的Cs2Te日盲紫外光电阴极是在石英窗的表面制作石墨烯层，之后在石墨烯表面采用原子层沉积方式制作一层SiO2膜层，再在SiO2膜层上制作Cs2Te日盲紫外阴极。
[0010]优选的，所述石墨烯层为1～5层。
[0011]优选的，所述SiO2膜层的厚度为1.5nm～3nm。
[0012]上述复合石英窗Cs2Te日盲紫外光电阴极的制备方法，包括以下步骤：
[0013]1、生长石墨烯，得到表面上覆盖了石墨烯层C的铜箔Cu，表示为Cu/C；
[0014]2、转移石墨烯，得到表面上覆盖了石墨烯层C的石英窗Q，表示为Q/C；
[0015]3、制作SiO2膜层，在石墨烯表面采用原子层沉积方式制作一层SiO2膜层S，得到复合石英窗，表示为Q/C/S；
[0016]4、制作Cs2Te日盲紫外阴极，在复合石英窗的膜层S上蒸镀并得到Cs2Te日盲紫外阴极。
[0017]优选的，所述生长石墨烯可以采用气相沉积、SiC热解法、氧化还原法等。
[0018]优选的，所述石墨烯的转移可以采用溶液刻蚀法、鼓泡法等。
[0019]本专利技术的机理主要体现在：
[0020]石墨烯具有良好的导电性，同时对日盲紫外的透过率极高(97.7％)。由于石墨烯具有良好的导电性，电阻率较传统的Ni
‑
Cr金属膜低，因此在Cs2Te日盲紫外阴极的电子发射过程中，可以给阴极及时补充电子。另外其对日盲紫外的透过率比传统的Ni
‑
Cr金属膜高，因此可以获得更高的量子效率。在本专利技术中，在石墨烯上面再镀制一层很薄的SiO2，而该膜层很薄，对石墨烯的电阻率和透过率影响较小，同时可以增加与Cs2Te日盲紫外阴极的亲和性，并且有助于提高Cs2Te日盲紫外阴极制作的成功率。
[0021]与现有技术相比较，本专利技术的有益效果为：
[0022]本专利技术的复合石英窗(石英窗/石墨烯/SiO2膜层)电阻率较低，透过率较高，因此量子效率η较高。
[0023]经实验验证，本专利技术的复合石英窗Cs2Te日盲紫外阴极的量子效率在200nm至320nm波长范围内，明显高于原有石英窗的Cs2Te日盲紫外阴极。
附图说明
[0024]图1：本专利技术的复合石英窗Cs2Te日盲紫外阴极的结构示意图。
[0025]图2：现有技术的石英窗Cs2Te日盲紫外阴极的结构示意图。
[0026]图3：复合石英窗Cs2Te日盲紫外阴极制作流程图。
[0027]图4：本专利技术的实施例2制备得到的复合石英窗与现有技术的石英窗的Cs2Te日盲紫外阴极的量子效率比较图。
[0028]图中：C表示石墨烯，S表示膜层，Q表示石英窗，K表示Cs2Te日盲紫外阴极,M表示Ni
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Cr半透明金属膜层，Q/C/S表示本专利技术的复合石英窗。
具体实施方式
[0029]实施例1：本专利技术的复合石英窗的Cs2Te日盲紫外光电阴极
[0030]如图1所示，在石英窗Q的表面制作厚度为1～5层的石墨烯层C，之后在石墨烯层表面采用原子层沉积方式制作一层厚度为1.5nm～3nm的SiO2膜层S，再在SiO2膜层上制作Cs2Te日盲紫外阴极K。
[0031]实施例2：本专利技术的复合石英窗的Cs2Te日盲紫外光电阴极的制备方法
[0032]以直径为18mm，厚度为5.5mm的石英窗为例，该石英窗材料为合成石英，牌号为JGS
‑
1。
[0033]本实施例中所采用设备的型号及供应商见表1。
[0034]表1采用设备的型号及供应商
[0035]序号名称型号供应商1超声清洗机JF
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1006永康市劲丰超声波设备有限公司2管式炉OTH
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1200合肥科晶材料技术公司3匀胶机TB
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616沈阳得乐仪器设备研发有限公司4恒温平台P
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4038深圳精良和科技有限公司5真空干燥箱D2F
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合石英窗的Cs2Te日盲紫外光电阴极，包括石英窗(G)及Cs2Te光电阴极(K)，其特征在于，在所述石英窗(G)的表面覆盖有石墨烯层(C)，在所述石墨烯层(C)表面采用原子层沉积方式制作一层SiO2膜层(S)，再在所述SiO2膜层(S)上制作Cs2Te日盲紫外阴极(K)。2.根据权利要求1所述的复合石英窗的Cs2Te日盲紫外光电阴极，其特征在于，所述石墨烯层(C)为1～5层。3.根据权利要求1所述的复合石英窗的Cs2Te日盲紫外光电阴极，其特征在于，所述SiO2膜层(S)的厚度为1.5nm～3nm。4.一种如权利要求1至3任一项所述的复合石英窗Cs2Te日盲紫外光电阴极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)生长石墨烯，得到表面上覆盖了石墨烯层(C)的铜箔(Cu)，表示为Cu/C；(2)转移石墨烯，得到表面上覆盖了石墨烯层(C)的石英窗(G)，表示为Q/C；(3)制作SiO2膜层(S)，在石墨烯层(C)表面采用原子层沉积方式制作一层SiO2膜层(S)，得到复合石英窗，表示为Q/C/S；(4)制作Cs2Te日盲紫外阴极(K)，在复合石英窗的SiO2膜层(S)上蒸镀Cs2Te并得到Cs2Te日盲紫外阴极。5.根据权利要求4所述的复合石英窗的Cs2Te日盲紫外光电阴极的制备方法，其特征在于，所述生长石墨烯采用气相沉积法、SiC热解法、氧化还原法中的任一种。6.根据权利要求4所述的复合石英窗的Cs2Te日盲紫外光电阴极的制备方法，其特征在于，所述石墨烯的转移采用溶液刻蚀法或者鼓泡法。7.根据权利要求4至6任一项所述的复合石英窗的Cs2Te日盲紫外光电阴极的制备方法，其特征在于，所述生长石墨烯还依次包括：将直径为18mm、厚度为0.1mm的Cu箔放入乙酸溶液中超声5min，之后放入纯水中超声5min，再用纯水冲洗5min；将Cu箔放在石英板上，再将石英板放入管式炉中；向管式炉中通入Ar气，流量为1000sccm，同时将温度升到1020℃，之后保温10min；向管式炉中通入H2气，流量为200sccm；此时管式炉中通有Ar气和H2气；1h后关闭Ar气和H2气；向管式炉中通入CH4为0.5％、Ar气为99.5％的混合甲烷，流量为1.5sccm，65min后将混合甲烷的流量增大到10sccm，并通入Ar气和H2气；Ar气的流量为1000sccm，H2气的流量为10sccm；45min之后关闭混合甲烷以及H2气；使管式炉温度降到室温，之后关闭Ar气，取出石英板以及Cu箔；此时Cu箔表面上覆盖了一层石墨烯；覆盖石墨烯的Cu箔用Cu/C表示。8.根据权利要求4至6任一项所述的复合石英窗的Cs2Te日盲紫外光电阴极的制备方法，其特征在于，所述转移石墨烯还依次包括：将Cu/C放入浓度为5g/l的CCl4溶液中超声5min，之后用纯水冲洗2min；将Cu/C放入丙酮(C3H6O)溶液中超声5min，之后用纯水冲洗2min；将Cu/C放入乙醇(C2H5OH)溶液中超声5min，之后用纯水冲洗10min，再利用N2气吹干；将Cu/C用双面胶固定在玻片上，之后再将玻片固定在匀胶机上；在Cu/C的C表面上滴两滴聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)；PMMA浓度为40g/l，溶剂为氯苯；
使匀胶机转速为3500r
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min
‑1，持续45s；此时Cu/C的C表面覆盖了一层PMMA；将覆盖了P...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓峰，须恃瑜，常乐，张彦云，陈其钧，陈俊宇，
申请(专利权)人：北方夜视技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：