用于减少电子轰击器件中的光晕的表面结构制造技术

一种电子检测器件，包括用于提供电子源的阴极（６、５０）和与阴极相对设置并用于接收从阴极发射的电子的阳极（８、８０、８３、８６、８９）。阳极包括用于减少电子检测器件的输出信号中的光晕的纹理表面。该纹理表面可包括凹陷（８５）或倒置锥体（８７）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体上涉及电子检测器件，特别涉及用于减少在放大接收信号时由电子检测器件产生的光晕(halo)的表面结构。
技术介绍
电子检测器件或电子轰击器件依赖于高能电子通过级联或撞击过程产生增益。这些高能电子的一个结果是它们在与器件的电子收集表面撞击时可能被反向散射的可能性。反向散射电子产生信号和空间分辨率的损失。存在一种使用高能电子轰击表面从而产生增益并且放大小的信号的器件。这种器件的例子是混合光电二极管(HPD)、电子轰击有源像素传感器(EBAPS)、电子轰击CCD(EBCCD)、电子轰击金属-半导体-金属(MSM)真空光电管(MSMVPT)、雪崩光电二极管(APD)和电阻性阳极。对于EBAPS和EBCCD的情况，空间分辨率对于保持图像质量是极为重要的。信号强度也是用于低光水平成像的一个因素。尽管空间分辨率对于HPD和MSMVPT来说较不重要，信号完整性是最重要的因素，因为这些器件需要单一光子检测和高速度。即使这样，空间分辨率对于分段光电二极管也是很重要的。使用高能电子的结果是一小部分一次电子被反向散射。如果反向散射的电子不着落在检测器上，则信号被损失了，但是没有空间退化。然而，如果反向散射的电子再次着落到检测器上，则信号水平保持不变，但是它在空间上偏离了原始撞击点。通常，这些轰击器件具有平坦的半导体表面，并且高能电子撞击这些平坦表面。一部分高能电子被反向散射。反向散射的电子可以认为被反射，就象光从太阳能电池的表面反射一样。在太阳能电池中，使用抗反射涂层(ARC)来减少光的反射。然而，电子轰击器件不能使用ARC，这是因为ARC使入射信号的功率衰减，并且因此减少了器件的增益。对太阳能电池技术中的ARC的一种替代技术是采用纹理(textured)表面。使用纹理表面，以减少从高效太阳能电池的表面的反射。在设计太阳能电池时有三个目的(1)减少正面反射，(2)增加路径长度，和(3)捕获从背面反射的弱吸收光。然而，在电子轰击表面的情况下，最后一个目的不适用，因为高能电子的路径长度非常短。尽管纹理表面已经成功地用在太阳能电池领域中以提高光吸收，但是纹理表面尚未用在电子轰击器件中以减少电子的反向散射和减少输出图像中的光晕。在1999年12月21日发布的美国专利No.6005239中，Suzuki等人公开了一种图像增强器，其包括透明入口面板和光纤块。该光纤块由束在一起的很多光纤构成，并且设置成与入口面板相对。在入口面板和光纤块之间形成真空气氛。光纤块设有凹陷(pit)，其中每个凹陷包括光纤的芯部的端面，该端面从光纤的包层部分的端面凹入。包层部分从凹陷的芯部的表面突出，由此形成凹陷。相应地，Suzuki等人教导在光纤块中形成凹陷，所述光纤块由捆在一起的很多光纤构成，用于减少输出光的光晕现象。存在着减少电子轰击器件如HPD、EBAPS、EBCCD、MSMVPT、APD、和电阻性阳极等的光晕现象的需求。还存在着减少这些器件中的电子反向散射的需求，由此增加增益。本专利技术专注于这些需求。
技术实现思路
为了满足这个和其它需要，并鉴于其目的，本专利技术提供一种电子检测器件，其包括用于提供电子源的阴极、以及与阴极相对设置并用于接收从阴极发射的电子的阳极。阳极包括用于减少电子检测器件的输出信号中的光晕的纹理表面。在本专利技术的一个实施例中，纹理表面包括形成在阳极中的多个凹陷。多个凹陷中的一个成形为阱，其具有由阳极中的纵向壁形成的顶部开口，并且阱的底表面设置成比顶部开口在纵向上离阴极更远。多个凹陷以从1.0微米变到30.0微米的间距值彼此横向地间隔开，并包括从0.5的深度与间距比变化到2.0的深度与间距比的纵向深度。多个凹陷彼此间隔开，从而在阳极中形成从70％变化到90％的开口面积比(OAR)。包括凹陷的电子检测器件可以是混合光电二极管(HPD)、电子轰击有源像素传感器(EBAPS)、电子轰击电荷耦合二极管(EBCCD)、电子轰击金属-半导体-金属真空光电管(MSMVPT)、雪崩光电二极管(APD)或电阻性阳极。在本专利技术的另一实施例中，电子检测器件包括用于提供电子源的阴极、和与阴极相对设置并用于接收从阴极发射的电子的阳极。阳极包括顶表面，并且该顶表面包括多个开口，每个开口由倒置锥体的底部限定，用于减少电子检测器件的输出信号中的光晕。倒置锥体的底部在阳极的顶表面基本上是正方形，并且形成在阳极中的壁从该底部延伸，从而形成倒置锥体的顶点，该顶点设置成比倒置锥体的底部在纵向上离阴极更远。倒置锥体的底部是6微米正方形，并且倒置锥体的顶点在纵向上距离所述底部4.091微米。包括倒置锥体的电子检测器件可以是混合光电二极管(HPD)、电子轰击有源像素传感器(EBAPS)、电子轰击电荷耦合二极管(EBCCD)、电子轰击金属-半导体-金属真空光电管(MSMVPT)、雪崩光电二极管或电阻性阳极。应该理解的是，前面的对本专利技术总的说明和下面的详细说明都是示意性的，而非限制性的。附图简述从下面结合附图对本专利技术的详细说明可以更好地理解本专利技术。附图中包含以下附图附图说明图1是示出用于结合本专利技术实施例的电子检测器件的示意图；图2是示出用于结合本专利技术实施例的具有设置在阴极和阳极之间的微通道板(MCP)的图1的电子检测器件的示意图；图3a-3d是根据本专利技术实施例的如图1所示的阳极结构的纹理表面的放大图；图4是根据本专利技术实施例的反向散射电子的部分与入射能量的曲线，示出使用图3a-3c所示的纹理表面的模拟的结果；图5是根据本专利技术实施例的每入射电子的增益与入射能量的曲线，示出使用图3a-3c所示的纹理表面的模拟的结果；图6a-6b是根据本专利技术实施例的能量分布与光晕能量和初级能量的比的曲线，示出使用图3a-3c所示的纹理表面的模拟的结果；图7是根据本专利技术实施例的光晕增益与总增益的比和入射能量的曲线，示出使用图3a-3c所示的纹理表面的模拟的结果；图8a-8f是根据本专利技术实施例的在使用图3a-3c所示的纹理表面的模拟中获得的结果的显示上的图像的照片；图9a-9f是根据本专利技术实施例的在使用图3a-3c所示的纹理表面的模拟中获得的附加结果的显示上的图像的照片；图10是根据本专利技术实施例的反向散射电子的部分和深度与间距比的曲线，示出使用图3a-3c所示的纹理表面的模拟的结果；图11是根据本专利技术实施例的每入射电子的增益和深度与间距比的曲线，示出使用图3a-3c所示的纹理表面的模拟的结果；图12是根据本专利技术实施例的光晕增益与总增益的比和深度与间距比的曲线，示出使用图3a-3c所示的纹理表面的模拟的结果；以及图13a-13b是根据本专利技术实施例的在使用图3b所示的纹理表面的模拟中获得的结果的显示上的图像的照片。专利技术详述如将要解释的，通过向器件的电子收集表面提供纹理表面，本专利技术减少了电子的反向散射，减少了光晕现象并且增加了电子轰击器件的增益。参见图1，示出了电子轰击器件，一般表示为5。该器件包括被真空间隙7空间地分开的阴极6和阳极8。阳极用作电子收集点。应该理解的是，通过负电子亲合表面(NEA)、正电子亲合表面(PEA)、热离子发射或场发射中的任一种，电子从阴极6发射到真空间隙7中。阴极和阳极之间的电场(未示出)朝向阳极8使电子加速。具有各个电位的额外电极(未示出)也可以设置在阴极和阳极之间，以便聚焦本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子检测器件，包括：用于提供电子源的阴极，和与所述阴极相对设置并用于接收从所述阴极发射的电子的阳极，其中所述阳极包括用于减少所述电子检测器件的输出信号中的光晕的纹理表面。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2003-12-3 10/727,7051.一种电子检测器件，包括用于提供电子源的阴极，和与所述阴极相对设置并用于接收从所述阴极发射的电子的阳极，其中所述阳极包括用于减少所述电子检测器件的输出信号中的光晕的纹理表面。2.根据权利要求1所述的电子检测器件，其中所述纹理表面包括形成在所述阳极中的多个凹陷。3.根据权利要求2所述的电子检测器件，其中所述多个凹陷中的一个凹陷成形为阱，该阱具有由所述阳极中的纵向壁形成的顶部开口，并且所述阱的底表面设置成在纵向上比所述顶部开口离所述阴极更远。4.根据权利要求3所述的电子检测器件，其中所述阱的顶部开口基本上是正方形开口，并且所述阱的底表面在尺寸上基本上与所述正方形开口相似。5.根据权利要求2所述的电子检测器件，其中所述多个凹陷以从1.0微米变化到30.0微米的间距值彼此横向地间隔开，并且包括从0.5的深度与间距比变化到2.0的深度与间距比的纵向深度。6.根据权利要求5所述的电子检测器件，其中所述多个凹陷彼此间隔开，以便在所述阳极中形成范围在70％和90％之间的开口面积比(OAR)。7.根据权利要求5所述的电子检测器件，其中所述阳极和阴极包括电位差，以便给发射的电子提供初始能量值，该能量值在1keV和20keV之间变化。8.根据权利要求2所述的电子检测器件，其中该电子检测器件是混合光电二极管(HPD)、电子轰击有源像素传感器(EBAPS)、电子轰击电荷耦合二极管(EBCCD)、电子轰击金属-半导体-金属真空光电管(MSMVPT)、雪崩光电二极管(APD)和电阻性阳极中的一种。9.根据权利要求2所述的电子检测器件，其中在所述阴极和阳极之间设置微通道板(MCP)。10.根据权利要求2所述的电子检测器件，其中所述阳极由半导体材料形成，并且没有抗反射涂层(ARC)。11.根据权利要求2所述的电子检测器件，其中所述阴极和阳极...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿林恩沃尔特史密斯，
申请(专利权)人：ITT制造企业公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]