本發(fā)明涉及一種光電探測器，尤其涉及一種真空-半導體混合型光電探測器。

背景技術：

光電探測具有廣泛的應用前景和巨大的戰(zhàn)略價值，成為各國大力發(fā)展的技術領域。在眾多的光電探測器中，混合型光電探測器是20世紀90年代發(fā)展起來的一種新型光電探測器，融合了真空光電器件與半導體光電器件的優(yōu)點，彌補了兩者的缺點與不足，廣泛應用于高能物理、醫(yī)療儀器、生物檢測、量子通信、天文觀察和激光測距等領域。

混合型光電探測器的整管采用真空光電器件的金屬-陶瓷結(jié)構，陰極采用真空器件的光電陰極，陽極為半導體探測器。工作時光電陰極上產(chǎn)生的光電子經(jīng)加速后轟擊在半導體材料的表面，產(chǎn)生數(shù)千倍的增益，轟擊產(chǎn)生的電子-空穴對被半導體探測器的結(jié)區(qū)收集后實現(xiàn)信號輸出。因此，混合型光電探測器兼具了真空器件光敏面積大、靈敏度高、響應速度快、噪聲低、增益高和半導體器件動態(tài)范圍大、功耗低等優(yōu)點。

目前國內(nèi)外的混合型器件普遍存在探測面積小、器件結(jié)構不通用等問題，絕大部分的混合型器件都未采用電子光學系統(tǒng)或者采用的電子光學系統(tǒng)縮小倍率較低，無法滿足大面積范圍的探測需求，并且這些器件結(jié)構均為定制，無法適用于不同光電陰極、不同半導體探測器類型的需要。

技術實現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：針對以上問題，本發(fā)明提出一種真空-半導體混合型光電探測器。

技術方案：為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明所采用的技術方案是：一種真空-半導體混合型光電探測器，包括輸入光窗、光電陰極、陶瓷環(huán)、聚焦裝置、半導體探測器、陽極底座和信號輸出裝置；光電陰極固定在輸入光窗上，半導體探測器固定在信號輸出裝置上，信號輸出裝置固定在陽極底座上，光電陰極和半導體探測器的中間設置有聚焦裝置，輸入光窗與聚焦裝置之間通過陶瓷環(huán)控制距離并實現(xiàn)絕緣，聚焦裝置與陽極底座之間通過陶瓷環(huán)控制距離并實現(xiàn)絕緣。

聚焦裝置包括聚焦電極一、聚焦電極二、聚焦電極三和聚焦極帽；聚焦電極一、聚焦電極二和聚焦電極三采用圓環(huán)形結(jié)構，聚焦電極一、聚焦電極二和聚焦電極三的內(nèi)徑依次減少，工作時施加的電壓依次增大，三個聚焦電極之間通過陶瓷環(huán)控制距離并實現(xiàn)絕緣，聚焦極帽固定在聚焦電極三上。聚焦極帽的直徑為光電陰極的直徑的1/7～1/4。

信號輸出裝置包括金絲、引針和引針基座；半導體探測器通過金絲連接到引針，半導體探測器接受的信號通過引針和引針基座實現(xiàn)信號輸出。

半導體探測器的尺寸小于光電陰極。

有益效果：本發(fā)明可實現(xiàn)不同波段的光電探測；采用多電極聚焦結(jié)構，中間采用陶瓷絕緣，聚焦效果明顯，可以有效地將光電陰極上產(chǎn)生的光電子會聚到尺寸較小的半導體探測器上，極大地提高了混合型光電探測器的有效探測面積；輸出形式靈活，并且可對增益進行調(diào)節(jié)。本發(fā)明的光電探測器具有探測光敏面積大、器件結(jié)構通用性高、響應光譜靈活、增益高、暗計數(shù)低、動態(tài)范圍大等優(yōu)點，并且加工簡單、裝配方便、成本低、可靠性高。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所述的真空-半導體混合型光電探測器結(jié)構示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的技術方案作進一步的說明。

如圖1所示是本發(fā)明所述的真空-半導體混合型光電探測器，包括光電陰極2和作為陽極的半導體探測器9，還包括聚焦裝置和信號輸出裝置。光電陰極2產(chǎn)生的光電子經(jīng)過聚焦裝置聚焦加速后轟擊在半導體探測器9上，產(chǎn)生數(shù)千倍的增益，產(chǎn)生的電子-空穴對被半導體探測器9收集，然后通過信號輸出裝置實現(xiàn)信號輸出。作為陽極的半導體探測器9比光電陰極2的尺寸小，可以很好的提高光電探測器的有效探測面積，提高轟擊增益，使信號強度倍增。該真空-半導體混合型光電探測器的光電陰極2用于實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換，可以響應紫外、可見或紅外波段，可以實現(xiàn)對不同波段的光電探測。半導體探測器9可以采用PN結(jié)光電二極管、PIN結(jié)光電二極管或雪崩光電二極管，輸出形式靈活，并且可對增益進行調(diào)節(jié)。

真空-半導體混合型光電探測器的主要結(jié)構包括：輸入光窗1、光電陰極2、陶瓷環(huán)3、聚焦裝置、金絲8、半導體探測器9、陽極底座10、引針11和引針基座12。光電陰極2固定在輸入光窗1上，半導體探測器9固定在引針基座12上，半導體探測器9的電極通過金絲8利用超聲鍵合連接到引針11，引針11和引針基座12均固定在陽極底座10上，金絲8、引針11和引針基座12構成信號輸出裝置，半導體探測器9接受的信號通過引針11和引針基座12實現(xiàn)信號輸出。光電陰極2和半導體探測器9的中間設置有聚焦裝置，輸入光窗1與聚焦裝置之間通過陶瓷環(huán)3控制距離并實現(xiàn)絕緣，聚焦裝置與陽極底座10之間通過陶瓷環(huán)3控制距離并實現(xiàn)絕緣。

聚焦裝置包括聚焦電極一4、聚焦電極二5、聚焦電極三7和聚焦極帽6，聚焦電極一4、聚焦電極二5和聚焦電極三7采用圓環(huán)形結(jié)構，聚焦電極一4、聚焦電極二5和聚焦電極三7從上到下依次排列，內(nèi)徑依次減少，工作時施加的電壓逐級增大，三個聚焦電極之間也通過陶瓷環(huán)3控制電極間的距離并實現(xiàn)絕緣。聚焦極帽6固定在聚焦電極三7上，幫助光電子聚集通過聚焦電極三7抵達半導體探測器9。聚焦極帽6的直徑為光電陰極2的直徑的1/7～1/4。整個真空-半導體混合型光電探測器中各個零件之間的固定可通過釬焊或其他焊接方式實現(xiàn)，實現(xiàn)滿足真空度要求的密封。