本发明专利技术涉及用于使用电子倍增的真空管中的电子倍增结构以及具有该电子倍增结构的使用电子倍增的真空管。根据本发明专利技术，提出了用于使用电子倍增的真空管的电子倍增结构，所述电子倍增结构包括旨在取向为与真空管的进入窗成面向关系的输入面，旨在取向为与真空管的探测面成面向关系的输出面，其中所述电子倍增结构至少包括邻近于探测窗的半导体材料层。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及使用电子倍增的真空管的电子倍增结构。本专利技术还涉及具有该电子倍增结构的使用电子倍增的真空管。请注意本申请中使用电子倍增的真空管结构包括一除其他之外一图像增强管设备、敞面电子倍增器、通道倍增器、微通道板、以及象图像增强器的封装设备和合并元件或象分立倍增器电极的子组件的光电倍增管、使用如增益机制的二次发射现象的微通道板。 这样的真空管在业界已公知。它们包括阴极，该阴极在诸如可见光或X射线的入射辐射影响之下发射所谓的光电子，这些光电子在电场的影响下向着阳极移动。打到阳极的电子构成了信息信号，该信号由合适的处理装置做进一步处理。
技术介绍
在现代图像增强管中，电子倍增结构，主要是微通道板或MCP，位于阴极和阳极之间以增加图形强化。在电子倍增结构构建为通道板的情况下，该通道板包括一叠中空管，即延伸于输入面和输出面之间的中空玻璃纤维。在通道板的输入面和输出面之间施加(电压) 势差，使得在输入面进入通道的电子朝着输出面的方向移动，在该位移中，次级发射效应增加了电子的数目。从通道板的输出面离开后，这些电子(初级电子和次级电子)朝着阳极的方向以通常的方式得到加速。就结构尺寸、使用高电压电位用于向阳极引导初级和次级电子的功耗以及图像质量而言，使用微通道板具有一些缺点。诸如US 2005/0104527 Al公开结构的现有电子倍增结构使用包含用于次级电子发射的金刚石的层，其中 该金刚石包含层向探测窗发射电子进入真空。用于次级电子发射的这样的金刚石包含层具有相对低的次级发射率，该次级发射率是每个入射粒子发射的次级电子的数量。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种新型电子倍增原理，其具有就结构尺寸而言提高的性能、更简单的结构、电源装置显著更低鲁棒的结构、对磁场更低的敏感性、以及改进的S/N 特性。本专利技术的另一具体目的是提供一种具有增加的次级发射率的新型电子倍增原理。根据本专利技术，提出了使用电子倍增的用于真空管的电子倍增结构。该电子倍增结构包括旨在取向为与真空管的进入窗成面向关系的输入面。其还包括旨在取向为与真空管的探测面成面向关系的输出面。该电子倍增结构至少由与真空管探测面邻近的半导体材料层组成。当由半导体材料层组成的这样的电子倍增结构与有足够能量的粒子(例如电子或其他诸如离子的粒子)碰撞时，该粒子将形成电子空穴对，以致于该半导体材料层在等于电子空穴对的寿命的时间中变成局部导电。通过这个机制，在该导电期间内通过半导体材料层“输运”电子是可能的。该“电子导电增益”等于每个入射带电粒子通过材料层可输运电子的数目。半导体材料层上的每个感应粒子可形成允许通过半导体层的许多电子的输运的电子空穴对。可实现强大的增益，并且象传统晶体管一样，该感应粒子可与晶体管的漏极电流比拟，由此从集电极流到发射极的电流被漏极的电流放大。半导体层上的单个感应粒子在本专利技术最简单的实施例中激发若干个电子通过半导体层的输运。对于每个入射粒子，从半导体层发射大量次级电子，因此可实现高的次级发射率。优选地，该半导体材料层具有至少2eV的带隙，其中在另一个优选实施例中，所述半导体材料层包括至少一个化学元素周期表中的II1-V族或I1-VI族化合物。合适的化合物为氮化铝、氮化镓或氮化硼。碳化硅也是合适的化合物以用于根据本专利技术的电子倍增结构。在又一个有利的实施例中，所述半导体材料层是金刚石状材料层，该金刚石状材料层可实现为单晶金刚石膜、多晶金刚石膜、纳米金刚石膜，或纳米颗粒金刚石、金刚石状碳或石墨烯的涂层。当半导体材料层现正与具有足够能量的初级带电粒子碰撞以形成一个或多个电子空穴对时，该材料变成在等于载流子寿命时间的期间内导电。结果在电极之间电流将流过。当材料选择正确时，导电电流将比带电粒子的碰撞初级电流大很多。该“电子导电增益”等于每个入射带电粒子通过半导体材料层输运的电子的数目。为了从该效应中获益，电子倍增结构包括用 于产生越过该半导体材料层的电场的电场产生装置。当没有碰撞带电粒子时，该施加的电压将仅产生很小的漏电流。但是，对于每一个入射粒子，通过半导体材料层输运若干个电子，这甚至可导致每个入射粒子的数百个电子的增益。越过半导体材料层施加的电场将进一步增强该半导体层晶体管状的功能。更强的电场可导致更高的增益。当越过半导体材料层以及探测面施加电场时，仍可从该效应中受益。在这样的实施例中，存在电子到探测面中的增强输运。在第一实施例中，半导体材料层具备分布于电子倍增结构输入面的电极样式，其中该电极样式彼此相邻分布。又一个实施例中，每个电极具备在相应电极腿之间延伸的至少两个电极腿。在又一个实施例中，所述电极样式分布于电子倍增结构的输入面和输出面上。在改进实施例中，该电子倍增结构包括有机发光二极管层，在该有机发光二极管层之上分布材料层。有机发光二极管层的功能作为一个非常高效率的光发射器，进一步限制设备的功耗。在再一个实施例中该电子倍增结构包括阳极层，在该阳极层上分布有机发光二极管层，这样可实现根据本专利技术设备的简单生产。该构架不仅提供结构尺寸的进一步削减，而且简化了适合于大规模生产的生产工艺步骤。在一个实施例中，该阳极层可构造为铟-锡-氧化物层。优选地，在半导体材料层和有机发光二极管层之间分布金属像素结构，其金属像素结构的像素尺寸为Ixl μ m到20x20 μ m。为了提高电子倍增结构的MTF特性，金属像素结构的像素间隙用具有光不透特性的填充材料来填充。此外,半导体材料层具有50nm和100 μ m之间的厚度。为了进一步减少真空管的结构尺寸，在优选实施例中，电子倍增结构安装在真空管的探测面上。附图说明将在以下参考附图中更详细描述本专利技术，这些附图是图1是根据现有技术具有电子倍增结构的真空管；图2是根据本专利技术具有电子倍增结构的使用电子倍增的真空管的第一实施例；图3a-3c是图2真空管的更详细实施例；图4是根据本专利技术具有电子倍增结构的使用电子倍增的真空管的另一实施例；图5是图4真空管的更详细实施例；图6示出描述根据现有技术和本专利技术具有电子倍增结构的真空管的MTF特性的示意图；为了下面具体实施方式的清楚，所有类似的部件以相同的参考标号标注。具体实施方式图1以横断面原理性地示出诸如图像增强器的真空管的示例。该图像增强管包括具有入口或阴极窗2 (entrance or cathode window)以及探测或阳极窗3 (detection or anode window)的管状外壳I (tubular housing)。该外壳可如同阴极窗和阳极窗一样由玻璃制成。而探测窗3 (detection window)还常为光纤板或构造为闪烁屏或闪烁屏或像素化的元素数组(诸如半导体有源像素阵列)。如果阴极和可能是阳极在外壳中例如通过使用分离的载流子以绝缘的方式布置，该外壳也可由金属制成。如果该图像增强器设计用于接收X射线，阴极窗可由薄金属制成。但阳极窗可为透光的。阴极4 (cathode)还可在通道板6 (channel plate)的输入面7 (input face) 上直接提供。所有这些变量本身已公知，所以没有更详细示出。在显示的示例中，实际阴极4在入口窗2的内侧并在入射光或X射线(在图1 一 5 中标以“h. V”)的影响下发射电子。该发射的电子在电场(图未示)的影响下向着分本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.05.28 NL 1037989;2010.05.28 US 61/349,6761.用于使用电子倍增的真空管的电子倍增结构(70)，所述电子倍增结构(70)包括旨在取向为与真空管的进入窗成面向关系的输入面，旨在取向为与真空管的探测面成面向关系的输出面，其中所述电子倍增结构至少包括半导体材料层，其特征在于，所述半导体层邻近于真空管的所述探测面。2.如权利要求1所述的电子倍增结构，其特征在于，所述半导体材料层具有至少2eV的带隙。3.如权利要求1或2所述的电子倍增结构，其特征在于，所述半导体材料层包括至少一个取自于化学元素周期表II1-V族或I1-VI族的化合物。4.如权利要求1或2所述的电子倍增结构，其特征在于，所述半导体材料层包括金刚石状材料层、单晶金刚石膜、多晶金刚石膜和纳米金刚石膜组中的任意一种。5.如权利要求4所述的电子倍增结构，其特征在于，所述金刚石状材料层实现为纳米粒子金刚石、金刚石状碳或石墨烯的涂层。6.如前述权利要求中任一项所述的电子倍增结构，其特征在于，所述电子倍增结构包括电致发光材料，在所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：格特·努特则，帕斯卡尔·拉乌特，理查德·杰克曼，
申请(专利权)人：福托尼斯法国公司，
类型：
国别省市：
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