相關(guān)申請案

本申請案主張2014年11月14日提出申請的第62/079,985號美國臨時專利申請案的權(quán)益，所述臨時專利申請案的全部內(nèi)容以引用方式并入本文中。

本發(fā)明涉及光電倍增管(pmt)。

背景技術(shù)：

光電倍增管(pmt)是用以檢測光的裝置。其將光轉(zhuǎn)換為光電子，所述光電子接著倍增且被檢測。在過去，一種特定類型的pmt由透射光電陰極及二次發(fā)射極鏈形成。圖1中展示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的pmt的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的實例。如圖1中所展示，光102與透明光電陰極104的一側(cè)接觸且因此光電子106從透明光電陰極104的另一側(cè)發(fā)射出。接著光電子106與二次發(fā)射極結(jié)構(gòu)108接觸，二次發(fā)射極結(jié)構(gòu)108又使光電子106倍增。

遺憾地，現(xiàn)有技術(shù)pmt(例如圖1中所圖解說明的pmt)已展現(xiàn)了各種限制。舉例來說，與反射光電陰極相比，透射光電陰極的使用通常導(dǎo)致較低量子效率及較短使用壽命。然而，主要出于幾何原因(例如，需要具有緊湊pmt以便具有高帶寬)，有時在pmt裝置中避免使用反射光電陰極。

因此，需要解決與現(xiàn)有技術(shù)pmt相關(guān)聯(lián)的這些及/或其它問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種光電倍增管(pmt)的具有反射光電陰極陣列的內(nèi)部部分及一種用于制造所述內(nèi)部部分的方法。所述pmt的所述內(nèi)部部分包括所述反射光電陰極陣列及對應(yīng)于所述反射光電陰極陣列的至少一個二次發(fā)射極結(jié)構(gòu)。每一反射光電陰極接收光且從所述光產(chǎn)生光電子，所述光電子接著朝向所述至少一個二次發(fā)射極結(jié)構(gòu)行進(jìn)。在所述光電子與所述至少一個二次發(fā)射極結(jié)構(gòu)接觸后，所述光電子即刻倍增。

附圖說明

圖1展示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的光電倍增管(pmt)的具有透明光電陰極的內(nèi)部部分。

圖2展示根據(jù)實施例的pmt的具有反射光電陰極陣列的內(nèi)部部分。

圖3a圖解說明根據(jù)實施例的具有其中光端窗式(head-on)入射的外殼的圖2的pmt的反射光電陰極/二次發(fā)射極子結(jié)構(gòu)。

圖3b圖解說明根據(jù)實施例的具有其中光以一角度入射的外殼的圖2的pmt的反射光電陰極/二次發(fā)射極子結(jié)構(gòu)。

圖4圖解說明根據(jù)實施例的用于制造pmt的具有反射光電陰極陣列的內(nèi)部部分的方法。

具體實施方式

圖2展示根據(jù)實施例的pmt的具有反射光電陰極陣列的內(nèi)部部分。如所展示，pmt的內(nèi)部部分包含反射光電陰極陣列204a到204c，其中反射光電陰極204a到204c中的每一者用于接收光202且其中反射光電陰極204a到204c從所接收光202產(chǎn)生光電子206a到206c。pmt的內(nèi)部部分進(jìn)一步包含至少一個二次發(fā)射極結(jié)構(gòu)，所述至少一個二次發(fā)射極結(jié)構(gòu)對應(yīng)于反射光電陰極陣列204a到204c以使由反射光電陰極陣列204a到204c產(chǎn)生的光電子206a到206c倍增。

在所展示的實施例中，單獨二次發(fā)射極結(jié)構(gòu)208a到208c對應(yīng)于反射光電陰極204a到204c中的每一者以使由對應(yīng)反射光電陰極204a到204c產(chǎn)生的光電子206a到206c倍增。在另一預(yù)期實施例(未展示)中，單個二次發(fā)射極結(jié)構(gòu)可對應(yīng)于陣列中的多個(例如，所有)反射光電陰極204a到204c以使由整個反射光電陰極204a到204c陣列產(chǎn)生的光電子206a到206c倍增。當(dāng)然，pmt還可包含如此項技術(shù)中已知的其它子結(jié)構(gòu)。

在反射光電陰極204a到204c之間設(shè)置間隙以便允許來自反射光電陰極204a到204c中的每一者的光電子206a到206c穿過到達(dá)二次發(fā)射極結(jié)構(gòu)208a到208c。還應(yīng)注意，雖然僅展示陣列中包括反射光電陰極及對應(yīng)二次發(fā)射極結(jié)構(gòu)的三個子結(jié)構(gòu)(即，子結(jié)構(gòu)204a及208a、子結(jié)構(gòu)204b及208b、子結(jié)構(gòu)204c及208c)，但任何數(shù)目個此類子結(jié)構(gòu)可視需要包含于pmt內(nèi)。在其它實施例中，反射光電陰極陣列204a到204c可為大于一的任何數(shù)目，且反射光電陰極204a到204c可結(jié)合任何數(shù)目個(即，一或多個)二次發(fā)射極結(jié)構(gòu)208a到208c一起來利用。

每一反射光電陰極204a到204c可以一角度定位于pmt內(nèi)，以便朝向二次發(fā)射極結(jié)構(gòu)208a到208c發(fā)送光電子206a到206c。此外，每一個二次發(fā)射極結(jié)構(gòu)208a到208c可處于pmt內(nèi)的能夠接收來自對應(yīng)反射光電陰極204a到204c的光電子206a到206c的位置。在具有前述子結(jié)構(gòu)的實施例中，pmt內(nèi)的包括反射光電陰極204a到204c及對應(yīng)二次發(fā)射極結(jié)構(gòu)208a到208c的所述子結(jié)構(gòu)中的每一者可為完全相同的(例如，在位置、材料等方面)。

應(yīng)注意，每一反射光電陰極204a到204c可為至少具有反射頂部表面的任何光電陰極，所述反射頂部表面能夠反射來自入射到其的光202的光電子206a到206c。舉例來說，反射光電陰極204a到204c可為此項技術(shù)中已知的任何現(xiàn)有反射光電陰極。

此外，每一個二次發(fā)射極結(jié)構(gòu)208a到208c可包含多個二次發(fā)射極，所述多個二次發(fā)射極中的每一者能夠使其所接收的光電子倍增。舉例來說，二次發(fā)射極可定位成鏈以使光電子206a到206c在其間通過。此外，二次發(fā)射極結(jié)構(gòu)208a到208c可為關(guān)于pmt的技術(shù)中眾所周知的二次發(fā)射極結(jié)構(gòu)。

通過在pmt中使用反射光電陰極陣列204a到204c，可提供更高量子效率(高于由現(xiàn)有技術(shù)中所使用的透明光電陰極(舉例來說，如圖1中所展示)提供的量子效率)，此尤其是因為反射光電陰極204a到204c的反射性質(zhì)允許從光202捕獲更多光電子206a到206c且將更多光電子206a到206c傳輸?shù)蕉伟l(fā)射極結(jié)構(gòu)208a到208c(多于由現(xiàn)有技術(shù)的透明光電陰極以其它方式捕獲并發(fā)射的光電子的量)。

此外，反射光電陰極204a到204c能夠由比傳統(tǒng)透明光電陰極更穩(wěn)健的材料形成。特定來說，反射光電陰極204a到204c可由任何所要材料形成，接著用反射表面涂覆所述材料。與具有透明光電陰極的現(xiàn)有技術(shù)pmt相比，當(dāng)pmt包含如本實施例中所描述的反射光電陰極204a到204c時，此可因此增加所述pmt的壽命。

現(xiàn)在將陳述關(guān)于依據(jù)用戶的期望可或可不用其實施前述框架的各種任選架構(gòu)及特征的更多說明性信息。強(qiáng)烈地應(yīng)注意，以下信息是出于說明性目的而陳述且不應(yīng)解釋為以任何方式進(jìn)行限制。在排除或不排除所描述的其它特征的情況下，可任選地并入以下特征中的任一者。

圖3a圖解說明根據(jù)實施例的具有其中光端窗式入射的外殼的圖2的pmt的反射光電陰極/二次發(fā)射極子結(jié)構(gòu)。雖然在外殼300內(nèi)僅展示包括單個反射光電陰極204及對應(yīng)二次發(fā)射極結(jié)構(gòu)208的一個子結(jié)構(gòu)，但應(yīng)注意，本說明的上下文外殼300將封圍如上文關(guān)于圖2所描述的反射光電陰極陣列204a到204c及對應(yīng)二次發(fā)射極結(jié)構(gòu)208a到208c。

如所展示，反射光電陰極204及二次發(fā)射極結(jié)構(gòu)208包含于外殼300內(nèi)。外殼300可為管或如在關(guān)于pmt的技術(shù)中已知的任何其它封圍式結(jié)構(gòu)。另外，反射光電陰極204從外殼300的端側(cè)以對角線角度定位。所述外殼的所述端側(cè)可至少部分地是光202可穿過的窗。在所展示的實施例中，光202被垂直地引導(dǎo)到外殼300的端側(cè)且與反射光電陰極204成一角度入射。在此情形中，pmt可被視為端窗式pmt。

圖3b圖解說明根據(jù)實施例的具有其中光以一角度入射的外殼的圖2的pmt的反射光電陰極/二次發(fā)射極子結(jié)構(gòu)。此外，雖然在外殼300內(nèi)僅展示包括單個反射光電陰極204及對應(yīng)二次發(fā)射極結(jié)構(gòu)208的一個子結(jié)構(gòu)，但應(yīng)注意，本說明的上下文外殼300將封圍如上文關(guān)于圖2所描述的反射光電陰極陣列204a到204c及對應(yīng)二次發(fā)射極結(jié)構(gòu)208a到208c。

如所展示，反射光電陰極204及二次發(fā)射極結(jié)構(gòu)208包含于外殼300內(nèi)。外殼300可為管或如在關(guān)于pmt的技術(shù)中已知的任何其它封圍式結(jié)構(gòu)。另外，反射光電陰極204從外殼300的端側(cè)以對角線角度定位。所述外殼的所述端側(cè)可至少部分地是光202可穿過的窗。在所展示的實施例中，光202可以一角度被引導(dǎo)朝向外殼300的端側(cè)且與反射光電陰極204垂直地入射，在此情形中，pmt既不可被視為端窗式pmt也不可被視為側(cè)窗式(side-on)pmt。作為選項，外殼300的端側(cè)及包含于其中的窗可經(jīng)定位使得其垂直于入射光以便最小化由所述窗(未展示)引起的反射。

為了此目的，光可以一角度入射到圖2中所展示的反射光電陰極陣列，或在另一實施例中，光可垂直地入射到圖2中所展示的反射光電陰極陣列。任選地，反射光電陰極204在外殼300內(nèi)定位的角度可取決于光是相對于反射光電陰極陣列以一角度入射(如在圖3a中所展示的實施例中)還是垂直于反射光電陰極陣列入射(如在圖3b中所展示的實施例中)而不同。

圖4圖解說明根據(jù)實施例的用于制造pmt的具有反射光電陰極陣列的內(nèi)部部分的方法。應(yīng)注意，圖4中所描述的本方法可在前述圖及相關(guān)聯(lián)說明的上下文中實施。

所述方法包含：在操作402中，在外殼內(nèi)設(shè)置反射光電陰極陣列，所述反射光電陰極中的每一者處于能夠接收光的位置。所述方法進(jìn)一步包含：在操作404中，在外殼內(nèi)設(shè)置對應(yīng)于反射光電陰極陣列的至少一個二次發(fā)射極結(jié)構(gòu)，所述至少一個二次發(fā)射極結(jié)構(gòu)處于能夠在反射光電陰極陣列從所接收光產(chǎn)生光電子時接收所述光電子的位置。

雖然上文已描述各種實施例，但應(yīng)理解，所述實施例僅以實例方式而非限制方式呈現(xiàn)。因此，優(yōu)選實施例的廣度及范圍不應(yīng)受上文所描述的示范性實施例中的任一者限制，而應(yīng)僅根據(jù)所附權(quán)利要求書及其等效內(nèi)容來界定。