Energy spectral response of photocathode for soft X-ray streak camera

Recent Progress in Research on CsI Thin Film Photocathodes

“…由于光子吸收以及二次电子传输等性质与 CsI 薄膜厚度直接相关, 对光阴极厚度的理论设计与 实验研究受到了人们广泛关注。对于透射式 CsI 光 阴极而言, QE 对厚度变化敏感。 Valentini 等 [26] 的计 算结果表明, 对于波长为 170 nm 的光子, 10 nm 厚 度的 CsI 薄膜具有最大的 QE, 当厚度为 60 nm 时 QE 已经非常低。Lu [27] 和 Boutboul [28] 等认为用于 160~190 nm 波段 CsI 光阴极的最优厚度为 10~20 nm, 但在实验中发现 20 nm 厚的 CsI 薄膜暴露在空气 中仅几分钟就发生了破裂。我们课题组建立了软 X 光能区(0.1~10 keV)CsI 二次电子产出与膜厚及 入射角的关系, 并采用同步辐射光源测试了透射 式光阴极谱响应灵敏度, 结果表明最优厚度约为 60 nm [29][30][31] 。对于反射式 CsI 薄膜光阴极, QE 在膜 厚为几十 nm 时达到最大值 [32][33] , 并且在一定范围 内, 厚度增加对 QE 的影响不大, 大于 500 nm 的膜厚 会使电场作用减弱导致 QE 下降 [17] 。Braem 等 [32] [7] 、色心 [34] 、位错 [23] 、颗粒内部和边界 中的水分子以及颗粒界面 [35] 等都可能使电子在传输 中损失能量; 薄膜表面的吸附水 [13] 、O 2 [36] 、C 元素及 化合物 [6,9,11,37] 以及 Cs、I 元素比例的变化和相应化 合物的生成 [14] 都可能造成电子亲和势增大, 阻碍电 子向真空发射。 目前, 人们对 CsI 薄膜中缺陷及表面污染产生 的原因及影响 QE 的原理还存在不同的看法。薄膜 在生长过程中可能会受到镀膜系统中残余水分子、 碳氢化合物以及挥发 I 元素的污染 [12,23,38] , 并可能 产生色心及 Cs 析出 [38][39] 。 受潮和辐照引起的缺陷等 将在第 2 节中具体讨论。…”