ла эмиттера требуется термостойкость, его свойства не должны изменяться при электронной бомбардировке. Термоэлектронная эмиссия динодов, влияющая на уровень темпового тока, должна быть по возможности малой.

По аналогии с массивными и полупрозрачными фотокатодами эмиттеры вторитоых электронов также могут работать на отражение, когда вторичные электроны эмиттируются навстречу первичным, и на прострел - первичные электроны бомбардируют одну сторону тонкого эмиттера, а вторичные электроны выходят с другой стороны. Подавляющее большинство промышленных ФЭУ имеют диноды, работающее на отражение. Они бывают двух видов: пленочные и сплавные. В пленочных эмиттерах активный слой наносится обычно путем напьшения на металлическую подложку. Для эмиттеров используются те же материалы, что и для большинства фотокатодов; в частности, широкое применение нашли Sb-Cs-эмиттеры на никелевых пластинах, имеющие а = 4 5 при энергии первичных электронов 100 эВ. Более высоким коэффициентом вторичной эмиссии обладают многощелочные эмиттеры, например у Na2 KSb (Cs)-эмиттеров а«<7.

Основными недостатками этих эмиттеров является высокая фоточувствительность и малая допустимая плотность тока, не превьпдаю-щая единиц микроампер с квадратного сантиметра. Фоточувствительность динодов (в основном первого) особенно нежелательна для солнечно-слепых ФЭУ, которые часто работают в условиях интенсивного освещения (см. § 12.3). В этом случае весьма перспективным является теллуридо-цезиевый эмиттер, имеющий такой же коэффициент вторичной эмиссии, как Sb-Cs-эмиттер, но фоточувствительность к дневному свету у него близка к нулю.

В сплавных эмиттерах эмиттирующий слой получается в результате термической обработки и окисления поверхности сплавов на основе меди, серебра или алюминия с присадкой магния или бериллия. Во время прогрева атомы щелочных металлов диффундируют на поверхность и окисляются, образуя пленку окиси толщиной около 100 нм. Коэффициент вторичной эмиссии сплавных эмиттеров о = 3 4, допустимая плотность тока в несколько раз выше, чем у Sb-Cs-эмиттеров.

Появление эмиттеров вторичных электронов из материалов с отрицательным электронным сродством позволило существенно улучшить ряд основных параметров ФЭУ. В качестве ОЭС-материалов используются в основном фосфид галлия и кремний. Коэффициент вторичной эмиссии фосфида галлия, активированного цезием, при энергии первичных электронов 100 эВ составляет приблизительно 5-7 и линейно возрастает с увеличением напряжения, ускоряющего первичные электроны, до тех пор, пока глубина проникновения первичных электронов в материал эмиттера не окажется больше глубины выхода вторичных электронов.

Эмиттеры, работающие на прострел, представляют собой тонкие пленки толщиной около 10 нм из окиси магния, хлористого калия и др. Проводящей подложкой пленок служит алюминиевая фольга, золото. Иногда подложка выполняется в виде мелкоструктурной сетки. Общими недостатками этих эмиттеров, ограничивающими их применение, являются малая плотность допустимых токов (десятые доли микроампер на квадратный сантиметр), недостаточная механическая прочность и необходимость использования высоких ускоряющих напряжений для получения таких же значений коэффищента вторичной эмиссии, как у эмиттеров, работающих на отражение.

14.3. КОНСТРУКЦИЯ КАТОДНЫХ КАМЕР И УМНОЖИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

Катодные камеры. Конструкция катодной камеры ФЭУ должна обеспечивать максимальный сбор электронов с поверхности фотокатода и изохронность траекторий фотоэлектронов, т. е. одинаковое время пролета электронов, эмиттируемых с разных точек фотокатода, до первого динода. Изохронность траекторий определяет временное раз-рещение ФЭУ, которое является важным параметроул приборов, предназначенных для регистрации коротких импульсов.

Подавляющее больншнство современных ФЭУ имеют полупрозрачный фотокатод, сформированный на торцевой поверхности баллона. Массивные фотокатоды в ФЭУ применяются редко. В этом случае фоточувствительный слой наносится на металлическую подложку, по конструкции обьино не отличающуюся от каскада умножительной ш-стемы.

Размеры поверхности полупрозрачных фотокатодов, как правило, значительно превьпдают площадь динода умножительной системы. Фокусировка электронов с фотокатода на первый динод осуществляется с помощью электронноюптической системы. На рис. 14.2 представлено несколько конструкций катодных камер ФЭУ. В катодной камере с боковым оптическим входом и массивным фотокатодом (рис. 14.2, а) сетка экранирует прикатодную область от потенциала внутренней поверхности баллона.

Широкое распространение имеет простой вариант конструкции катодной камеры, приведенный на рис. 14.2, б. Электронноюптическая система состоит из поверхности фотокатода, электрически соединенного с ним металлического цилиндра (манжеты), который можно изготовить напылением на стенку колбы проводящего слоя, и диафрагмы с. отверстием, находящейся под положительным потенциалом относительно катода. Оптимальная фокусировка получается при отнощении даа-метра к длине манжеты, равном 1,1. Электронный пучок с фотокатода в этом случае сжимается в области диафрагмы в 10 раз.

Для получения максимальной изохронности траекторий фотокатоды делают сферической формы и вводят дополнительные электроды.

Рис. 14.2. Конструкция катодных камер ФЭУ:

а - с боковым оптическим входом; б - с торцевым оптическим входом и плоским фотокатодом; в - с торцевым оптическим входом и сферическим фотокатодом

расположенные между фотокатодом и диафрагмой (рис. 14.2, в). В целях уменьшения темпового тока в катодную камеру может быть введен управляющий электрод, напряжение на котором меняет размер рабочей поверхности катода.

Умножительные системы на дискретных динодах. Как и катодные камеры, каскады умножительной системы должны обладать эффективностью и обеспечивать изохронность траекторий электронов. Кроме того, конфигурация последних динодов и их электрическое поле должны быть такими, чтобы в междукаскадном промежутке и перед анодом не возникал обьемный заряд, который приводит к нелинейности световой характеристики ФЭУ.

Умножительные системы на дискретных динодах бывают двух видов: системы с электростатической фокусировкой электронов и системы сквозного типа.

Умножительные системы с фокусировкой электронов имеют коробчатые, ковшеобразные и торовидные диноды (рис. 14.3). Коробчатые диноды представляют собой четвертую часть закрытой с торцов поверхности цилиндра (рис. 14.3, а). Для повышения эффективности в каждом диноде устанавливается сетка, находящаяся под потенциалом этого динода. Коробчатые умножительные системы обладают компактностью и жесткостью формы, высокой эффективностью каскада (до 95%). Из-за малой напряженности электрического поля у поверхности динодов система имеет плохое временное разрешение. Наличие сквозного канала от анода к фотокатоду может прршести к возникновению ионной и оптической обратных связей. Ионы и фотоны, образующиеся в каскадных промежутках и на аноде ФЭУ, могут попасть обратно на фотокатод и вызвать эмиссию электронов. Для перекрытия сквозного канала на динодах вместо сеток иногда устанавливаются козырьки.

Умножительные системы с ковшеобразными динодами обеспечивают большую напряженность электрического поля и лучшую фокусиров-