Усилитель электронного потока
Изобретение относится к вакуумной электронике и может быть использовано в электронно-оптических преобразователях (ЭОП). Техническим результатом является повышение коэффициента усиления ЭОП. Изобретение представляет усилитель электронного потока, выполненный в виде пленки из широкозонного полупроводника с отрицательной или небольшой работой выхода для электронов. Для увеличения коэффициента усиления при сохранении разрешающей способности лин/мм в пленке выполнены сквозные отверстия таким образом, что для любой точки поверхности пленки существует отрезок длины 1/
, содержащий эту точку и пересекающий хотя бы два отверстия, расположенные по разные стороны от этой точки. Поверхность пленки, на которую падает первичный пучок электронов, может содержать в любой окружности диаметром 1/
участок из алмаза или нитрида галлия. Для понижения работы выхода эта поверхность покрывается несколькими моноатомными слоями Cs. Усилитель располагается в электрическом тянущем поле, силовые линии которого направлены таким образом, что вторичные электроны, выходящие из поверхности, на которую падает первичный поток, проходят через отверстия на противоположную сторону пленки. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к вакуумной электронике и может быть использовано в электронно-оптических преобразователях (ЭОП).
Известны микроканальные пластины приборов ночного видения Дедал-200 [1] и Даркос NGB/1 [2], используемые в качестве усилителей электронного потока в ЭОП, обеспечивающие разрешающую способность 25-45 лин/мм. Усилители электронного потока (УЭП) [3] представляют собой микроканальную пластину (МКП) со сквозными микроканалами, в которых падающий электронный поток под действием поля рождает вторичные электроны, дающую возможность довести разрешающую способность при существующей технологии до 64 лин/мм. Наиболее близким к заявляемому техническому решению является усилитель электронного потока [4], выполненный на алмазной пленке. Усилитель электронного потока представляет алмазную пленку 1 толщиной 6 мкм (см. фиг.1). Первичные электроны 2, попадая в пленку, рождают вторичные электроны, которые под действием приложенного поля или диффузии выходят с противоположной стороны пленки 3. Реальные алмазные пленки дают коэффициент усиления не более 20 при энергии первичных электронов 20-30 кэВ [5], хотя теоретические расчеты показывают возможность получения усиления более 100. В то же время коэффициент усиления ~100 легко достигается уже при энергиях 2-3 кэВ, если используются вторичные электроны, выходящие через поверхность пленки, на которую падают электроны [6]. Однако использовать в ЭОП-ах этот эффект непосредственно не удается из-за трудности переноса распределения плотности вторичных электронов на поверхности пленки в световую картинку на экране ЭОП-а. Решить проблему можно, если перевести вторичные электроны с плоскости, на которую падают первичные электроны, на противоположную сторону без существенной потери разрешающей способности. Получить разрешающую способность![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/956.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/956.gif)
4 - напыленный слой Cs;
5 - эквипотенциальные линии поля;
6 - экран;
7 - отверстия в пленке. Конструкция усилителя электронного потока представлена на фиг. 2. На кремниевой пластине 1 находится с одной стороны алмазная пленка 2, а с другой - омический контакт 4. В центре пластины кремния находится отверстие 6, закрытое алмазной пленкой 2, покрытой слоем Cs 3. В пленке находятся правильно расположенные отверстия 5 размером в несколько микрон, и центры соседних отверстий находятся на расстоянии нескольких микрон друг от друга. Усилитель изготавливается следующим образом. В плазме на кремниевой пластине 1 формируется алмазная пленка р-типа в виде решетки. С обратной стороны кремниевой пластины наносится металл, образующий омический контакт 4 к кремнию. Затем кремниевая пластина травится со стороны контакта 4 через маску диаметром 80 мм до алмазной пленки. С помощью распыления Cs в вакууме на лицевую поверхность алмазной пленки наносится слой 4 в несколько атомарных слоев. Принцип действия усилителя, на примере использования в ЭОП-е, состоит в следующем (см. фиг.3). При падении на алмазную пленку 1 тонкого электронного луча 2 электроны этого луча начинают неупруго рассеиваться, порождая вторичные электроны [6] . Электроны эмиттируются с поверхности пленки, на которую падает первичный электронный луч. Ускоряющее электрическое поле 5, приложенное между пленкой 1 и экраном 6, проникает через отверстия 7 на сторону пленки, с которой выходят вторичные электроны, и через отверстия, расположенные ближе всего к электронному лучу 2, вытягивает вторичные электроны на сторону пленки, обращенную к экрану. Проведенные эксперименты показывают, что таким образом удается перевести с одной стороны пленки на другую до 80% всех вторичных электронов. Поскольку область распределения вторичных электронов, вызванных первичным пучком 2, определяется ближайшими отверстиями, то она составит несколько микрон, что в конечном итоге даст разрешающую способность более 100 лин/мм, а поскольку алмазная пленка, покрытая слоем Cs, при энергии первичных электронов 2-3 кэВ дает усиление 120 [6] , то при данной конструкции усилителя и начальной энергии электронов в 2-3 кэВ получается усиление 90-100. Источники информации
1. http://www.darkos.ru:8000/goggles.html. 2. http://www.Arsenal.com. 3. Берковский А.Г. Электронные умножители. "Электроника и ее применение" (итоги науки и техники), 1973, т.5, с.43-85. 4. Patent US 5986387. 5. Int. Vacuum Electr. Soc. Confer., USA, Orlando, 2000, 10-13 July, p. p.38-39. 6. J. E. Yater, A.Shih, and R. Abraws. Electron transport and emission properties of diamond, J. Vac. Sci. Technol. A 16(3), May/Jun 1998, pp. 913-918.
Формула изобретения
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/956.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/956.gif)
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3