激光驱动的新型光电阴极

摘要

本文研究了一种用于微波真空电子器件的锑铯光电阴极的新型制备方法.首先采用钨海绵扩散阻挡层作为发射材料的蒸发源,代替传统的镍管加热提供发射物质的方法,使发射材料蒸发缓慢而均匀,提供受控的光电发射层.然后利用纳米粒子薄膜对阴极基体表面进行改性,提高其吸附性能和光的吸收率.研究了作为发射物质扩散阻挡层的钨海绵基体的新型处理工艺,将钨铜合金基体直接放入真空室内高频加热到1900K,从而使其中的铜迅速蒸发而沉积到冷凝器上.结果 表明去铜后的钨海绵表面非常光洁,避免了传统方法去铜不彻底、时间长、污染环境等缺点.利用直流磁控溅射的方法,在光电阴极基体表面制备出直径为50 nm金属锇纳米粒子薄膜,研制出带有钛泵的光电阴极发射实验二极管,管内真空度可以达到5×10-8 Pa.对基体上沉积锇金属膜和锇金属纳米粒子薄膜光电阴极发射性能进行了对比测试.实验中获得稳定发射的最大激光功率分别为0.416和0.193W,测试的光电发射电流密度分别为40.8和53.9 mA/cm2,并计算出量子效率分别为1.80×10-3和5.13×10-3.由此可以推断覆O8纳米粒子薄膜光电阴极的光吸收率是覆Os金属薄膜的2.16倍,量子效率是2.85倍,由此分析认为覆Os纳米粒子薄膜光电阴极的量子效率提高的主要原因来自于光吸收率的提高.