具有反射光电阴极阵列的光电倍增管(PMT)的制作方法

相关申请案

本申请案主张2014年11月14日提出申请的第62/079,985号美国临时专利申请案的权益，所述临时专利申请案的全部内容以引用方式并入本文中。

本发明涉及光电倍增管(pmt)。

背景技术：

光电倍增管(pmt)是用以检测光的装置。其将光转换为光电子，所述光电子接着倍增且被检测。在过去，一种特定类型的pmt由透射光电阴极及二次发射极链形成。图1中展示根据现有技术的pmt的内部结构的实例。如图1中所展示，光102与透明光电阴极104的一侧接触且因此光电子106从透明光电阴极104的另一侧发射出。接着光电子106与二次发射极结构108接触，二次发射极结构108又使光电子106倍增。

遗憾地，现有技术pmt(例如图1中所图解说明的pmt)已展现了各种限制。举例来说，与反射光电阴极相比，透射光电阴极的使用通常导致较低量子效率及较短使用寿命。然而，主要出于几何原因(例如，需要具有紧凑pmt以便具有高带宽)，有时在pmt装置中避免使用反射光电阴极。

因此，需要解决与现有技术pmt相关联的这些及/或其它问题。

技术实现要素：

本发明提供一种光电倍增管(pmt)的具有反射光电阴极阵列的内部部分及一种用于制造所述内部部分的方法。所述pmt的所述内部部分包括所述反射光电阴极阵列及对应于所述反射光电阴极阵列的至少一个二次发射极结构。每一反射光电阴极接收光且从所述光产生光电子，所述光电子接着朝向所述至少一个二次发射极结构行进。在所述光电子与所述至少一个二次发射极结构接触后，所述光电子即刻倍增。

附图说明

图1展示根据现有技术的光电倍增管(pmt)的具有透明光电阴极的内部部分。

图2展示根据实施例的pmt的具有反射光电阴极阵列的内部部分。

图3a图解说明根据实施例的具有其中光端窗式(head-on)入射的外壳的图2的pmt的反射光电阴极/二次发射极子结构。

图3b图解说明根据实施例的具有其中光以一角度入射的外壳的图2的pmt的反射光电阴极/二次发射极子结构。

图4图解说明根据实施例的用于制造pmt的具有反射光电阴极阵列的内部部分的方法。

具体实施方式

图2展示根据实施例的pmt的具有反射光电阴极阵列的内部部分。如所展示，pmt的内部部分包含反射光电阴极阵列204a到204c，其中反射光电阴极204a到204c中的每一者用于接收光202且其中反射光电阴极204a到204c从所接收光202产生光电子206a到206c。pmt的内部部分进一步包含至少一个二次发射极结构，所述至少一个二次发射极结构对应于反射光电阴极阵列204a到204c以使由反射光电阴极阵列204a到204c产生的光电子206a到206c倍增。

在所展示的实施例中，单独二次发射极结构208a到208c对应于反射光电阴极204a到204c中的每一者以使由对应反射光电阴极204a到204c产生的光电子206a到206c倍增。在另一预期实施例(未展示)中，单个二次发射极结构可对应于阵列中的多个(例如，所有)反射光电阴极204a到204c以使由整个反射光电阴极204a到204c阵列产生的光电子206a到206c倍增。当然，pmt还可包含如此项技术中已知的其它子结构。

在反射光电阴极204a到204c之间设置间隙以便允许来自反射光电阴极204a到204c中的每一者的光电子206a到206c穿过到达二次发射极结构208a到208c。还应注意，虽然仅展示阵列中包括反射光电阴极及对应二次发射极结构的三个子结构(即，子结构204a及208a、子结构204b及208b、子结构204c及208c)，但任何数目个此类子结构可视需要包含于pmt内。在其它实施例中，反射光电阴极阵列204a到204c可为大于一的任何数目，且反射光电阴极204a到204c可结合任何数目个(即，一或多个)二次发射极结构208a到208c一起来利用。

每一反射光电阴极204a到204c可以一角度定位于pmt内，以便朝向二次发射极结构208a到208c发送光电子206a到206c。此外，每一个二次发射极结构208a到208c可处于pmt内的能够接收来自对应反射光电阴极204a到204c的光电子206a到206c的位置。在具有前述子结构的实施例中，pmt内的包括反射光电阴极204a到204c及对应二次发射极结构208a到208c的所述子结构中的每一者可为完全相同的(例如，在位置、材料等方面)。

应注意，每一反射光电阴极204a到204c可为至少具有反射顶部表面的任何光电阴极，所述反射顶部表面能够反射来自入射到其的光202的光电子206a到206c。举例来说，反射光电阴极204a到204c可为此项技术中已知的任何现有反射光电阴极。

此外，每一个二次发射极结构208a到208c可包含多个二次发射极，所述多个二次发射极中的每一者能够使其所接收的光电子倍增。举例来说，二次发射极可定位成链以使光电子206a到206c在其间通过。此外，二次发射极结构208a到208c可为关于pmt的技术中众所周知的二次发射极结构。

通过在pmt中使用反射光电阴极阵列204a到204c，可提供更高量子效率(高于由现有技术中所使用的透明光电阴极(举例来说，如图1中所展示)提供的量子效率)，此尤其是因为反射光电阴极204a到204c的反射性质允许从光202捕获更多光电子206a到206c且将更多光电子206a到206c传输到二次发射极结构208a到208c(多于由现有技术的透明光电阴极以其它方式捕获并发射的光电子的量)。

此外，反射光电阴极204a到204c能够由比传统透明光电阴极更稳健的材料形成。特定来说，反射光电阴极204a到204c可由任何所要材料形成，接着用反射表面涂覆所述材料。与具有透明光电阴极的现有技术pmt相比，当pmt包含如本实施例中所描述的反射光电阴极204a到204c时，此可因此增加所述pmt的寿命。

现在将陈述关于依据用户的期望可或可不用其实施前述框架的各种任选架构及特征的更多说明性信息。强烈地应注意，以下信息是出于说明性目的而陈述且不应解释为以任何方式进行限制。在排除或不排除所描述的其它特征的情况下，可任选地并入以下特征中的任一者。

图3a图解说明根据实施例的具有其中光端窗式入射的外壳的图2的pmt的反射光电阴极/二次发射极子结构。虽然在外壳300内仅展示包括单个反射光电阴极204及对应二次发射极结构208的一个子结构，但应注意，本说明的上下文外壳300将封围如上文关于图2所描述的反射光电阴极阵列204a到204c及对应二次发射极结构208a到208c。

如所展示，反射光电阴极204及二次发射极结构208包含于外壳300内。外壳300可为管或如在关于pmt的技术中已知的任何其它封围式结构。另外，反射光电阴极204从外壳300的端侧以对角线角度定位。所述外壳的所述端侧可至少部分地是光202可穿过的窗。在所展示的实施例中，光202被垂直地引导到外壳300的端侧且与反射光电阴极204成一角度入射。在此情形中，pmt可被视为端窗式pmt。

图3b图解说明根据实施例的具有其中光以一角度入射的外壳的图2的pmt的反射光电阴极/二次发射极子结构。此外，虽然在外壳300内仅展示包括单个反射光电阴极204及对应二次发射极结构208的一个子结构，但应注意，本说明的上下文外壳300将封围如上文关于图2所描述的反射光电阴极阵列204a到204c及对应二次发射极结构208a到208c。

如所展示，反射光电阴极204及二次发射极结构208包含于外壳300内。外壳300可为管或如在关于pmt的技术中已知的任何其它封围式结构。另外，反射光电阴极204从外壳300的端侧以对角线角度定位。所述外壳的所述端侧可至少部分地是光202可穿过的窗。在所展示的实施例中，光202可以一角度被引导朝向外壳300的端侧且与反射光电阴极204垂直地入射，在此情形中，pmt既不可被视为端窗式pmt也不可被视为侧窗式(side-on)pmt。作为选项，外壳300的端侧及包含于其中的窗可经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。

为了此目的，光可以一角度入射到图2中所展示的反射光电阴极阵列，或在另一实施例中，光可垂直地入射到图2中所展示的反射光电阴极阵列。任选地，反射光电阴极204在外壳300内定位的角度可取决于光是相对于反射光电阴极阵列以一角度入射(如在图3a中所展示的实施例中)还是垂直于反射光电阴极阵列入射(如在图3b中所展示的实施例中)而不同。

图4图解说明根据实施例的用于制造pmt的具有反射光电阴极阵列的内部部分的方法。应注意，图4中所描述的本方法可在前述图及相关联说明的上下文中实施。

所述方法包含：在操作402中，在外壳内设置反射光电阴极阵列，所述反射光电阴极中的每一者处于能够接收光的位置。所述方法进一步包含：在操作404中，在外壳内设置对应于反射光电阴极阵列的至少一个二次发射极结构，所述至少一个二次发射极结构处于能够在反射光电阴极阵列从所接收光产生光电子时接收所述光电子的位置。

虽然上文已描述各种实施例，但应理解，所述实施例仅以实例方式而非限制方式呈现。因此，优选实施例的广度及范围不应受上文所描述的示范性实施例中的任一者限制，而应仅根据所附权利要求书及其等效内容来界定。