在 TiO2薄膜基底上制作多碱光电阴极, 发现多碱光电阴极制作工艺无法正常进行, 多碱光电阴极的颜色为暗黑色, 并且阴极灵敏度非常低, 而正常的多碱光电阴极应为红褐色。其中 TiO2薄膜基底利用原子层沉积(ALD)工艺制备在玻璃窗上, 并且具有锐钛矿晶体结构。X射线衍射仪(XRD)分析发现, 制作多碱阴极后的 TiO2薄膜样品锐钛矿衍射峰基本消失, 另外 X射线光电子能谱(XPS)分析发现该 TiO2薄膜样品不同深度均存在 Na元素, 由此表明是 Na元素渗透到 TiO2薄膜中, 破坏了薄膜的晶体结构, 并且导致多碱光电阴极灵敏度非常低。为此提出了一种在制作多碱光电阴极之前, 在 TiO2薄膜上利用 ALD工艺制作一层 Al2O3钝化膜的方法。经过实验验证, 证实该方法可以有效避免 Na元素渗透到 TiO2薄膜, 同时多碱光电阴极制作过程可正常进行, 多碱光电阴极的颜色为红褐色, 阴极灵敏度超过 800 .A/lm。这为将来深入研究采用 TiO2薄膜作为多碱光电阴极的减反膜打下了基础。

采用蒸镀法，分别通过单次蒸Na 和多次蒸Na 两种工艺制备了一系列未经激活的Na2KSb 基底层，并通过3 种不同的Cs-O 激活方式对其进行表面激活，然后分别与未激活、仅Cs 激活以及传统Cs-Sb 激活的样品进行对比。积分灵敏度和光谱响应曲线测试结果表明，与未激活的Na2KSb 光电阴极相比，所有经过Cs-O 激活的光电阴极的灵敏度和长波阈值都得到了一定程度的提高和拓展，而且采用单次蒸Na 工艺制作样品的积分灵敏度明显高于多次蒸Na 工艺。对于单次蒸Na 工艺制备的光电阴极，采用Cs-O＋Cs-Sb 激活能够获得较高的灵敏度和较宽的光谱响应范围。在该条件下，Cs-O 激活次数存在一个最佳值，当单次蒸O 量为50%时，Cs-O 激活最佳次数为2 次，此时样品的积分灵敏度与未激活的Na2KSb 光电阴极相比提高了45.9 倍，长波阈值向长波方向拓展了231 nm，逸出功降低了0.46 eV，而且工作寿命和EBI（Equivalent background illumination）测试结果表明该样品具有比传统Cs-Sb 更好的稳定性和更低的背景噪声。逸出功计算结果表明，表面激活以后样品长波阈值的拓展可以归因于阴极材料逸出功的降低。

叙述了 K2Te日盲紫外阴极的制作工艺并制作了 K2Te日盲紫外阴极, 测量了 K2Te日盲紫外阴极的光谱响应、光谱反射率、光谱吸收率和 250 nm波长激发条件下的荧光谱。与 Cs2Te日盲紫外阴极相比较, K2Te日盲紫外阴极的光谱响应较低, 而且光谱响应的峰值波长更短, 长波截止波长也更短。K2Te日盲紫外阴极光谱响应的峰值波长位于 215 nm, 长波截止波长位于 305 nm, 而 Cs2Te日盲紫外阴极光谱响应的峰值波长位于 250 nm, 长波截止波长位于 323 nm。另外 K2Te日盲紫外阴极的日盲特性更好, 633 nm波长的光谱响应为 10－6 mA/W的数量级, 较 Cs2Te日盲紫外阴极低一个数量级。光谱反射率的测量结果表明, K2Te日盲紫外阴极的光谱反射率曲线形状与 Cs2Te日盲紫外阴极的光谱反射率曲线形状相似, 区别是整个光谱反射率曲线向短波方向移动, 且波长越长, 移动越大。另外 K2Te日盲紫外阴极的光谱反射率在 200～450 nm的波长范围内均高于 Cs2Te日盲紫外阴极的光谱反射率, 由此可推断出 K2Te紫外阴极的折射率高于 Cs2Te紫外阴极的折射率, 并且波长越长, 折射率差别越大。光谱吸收率的测量结果表明, K2Te日盲紫外阴极的吸收率低于 Cs2Te紫外阴极的吸收率。光谱吸收率越高, 光谱响应也越高, 与光谱响应的测量结果相吻合。荧光谱的测试结果表明, 在 250 nm波长激发条件下, 在 200～450 nm的波长范围内, K2Te紫外阴极的荧光弱于 Cs2Te紫外阴极的荧光, 原因是 K2Te阴极的吸收率低于 Cs2Te紫外阴极的吸收率。光谱吸收率越高, 荧光越强, 这同样与光谱响应的测试结果相吻合。所以 K2Te日盲紫外阴极与 Cs2Te日盲紫外阴极相比, 尽管光谱响应较低, 但日盲特性更好, 因此也可用作为日盲紫外探测器的紫外阴极。

研究了K2Te(Cs)日盲紫外阴极的制作工艺并制作了K2Te(Cs)日盲紫外阴极.测量了K2Te(Cs)日盲紫外阴极样品的光谱响应、光谱反射率和250 nm波长激发条件下的荧光谱，测量结果表明：与Cs2Te日盲紫外阴极相比，在现有工艺条件下，K2Te(Cs)日盲紫外阴极的灵敏度高于Cs2Te日盲紫外阴极，光谱响应的峰值波长更短，位于250 nm，而长波截止波长位于336 nm;633 nm的光谱灵敏度为10－4 mA/W数量级，较Cs2Te日盲紫外阴极低一个数量级.光谱反射率测量结果表明：K2Te(Cs)日盲紫外阴极的光谱反射率在200~437 nm的波长范围内，均高于Cs2Te日盲紫外阴极，而在437~600 nm的波长范围内，反射率却与Cs2Te日盲紫外阴极基本相同;折射率及消光系数也低于Cs2Te日盲紫外阴极.荧光谱测试结果表明：在同样条件下，250~350 nm波长范围内，由于K2Te(Cs)紫外阴极的荧光强于Cs2Te紫外阴极，因此跃迁电子数量更多，阴极灵敏度更高，比较适用于日盲紫外探测成像器件的制造.

简述了 Rb2Te(Cs)日盲紫外阴极的制作工艺并制作了 Rb2Te(Cs)日盲紫外阴极样品。测量了 Rb2Te(Cs)日盲紫外阴极样品的光谱响应、光谱反射率和 250 nm波长激发条件下的荧光谱。测量结果表明, 在现有工艺条件下, Rb2Te(Cs)日盲紫外阴极的灵敏度高于 Cs2Te日盲紫外阴极, 与 Cs2Te日盲紫外阴极相比, 光谱响应的峰值波长更短, 位于 250 nm, 而长波截止波长位于 312 nm。另外 Rb2Te(Cs)日盲紫外阴极的短波日盲特性更好, 633 nm的光谱灵敏度为 10－5 mA/W的数量级, 较 Cs2Te日盲紫外阴极低两个数量级。光谱反射率测量结果表明, Rb2Te(Cs)日盲紫外阴极的光谱反射率在 200～400 nm的波长范围内均高于 Cs2Te日盲紫外阴极, 而在 400～600 nm的波长范围内, 反射率却低于 Cs2Te日盲紫外阴极。Rb2Te(Cs)日盲紫外阴极的光谱反射率曲线与 Cs2Te日盲紫外阴极的光谱反射率曲线相比较, 曲线的形状相似, 反射干涉加强峰的波长基本相同, 由此可推断出 Rb2Te(Cs)紫外阴极的折射率与 Cs2Te紫外阴极的折射率基本相同, 仅在长波范围内稍有区别。荧光谱的测试结果表明, 在同样条件下, 在 200～450 nm的波长范围内, Rb2Te(Cs)紫外阴极的荧光弱于 Cs2Te紫外阴极的荧光, 原因是 Rb2Te(Cs)阴极的光谱反射率高于 Cs2Te紫外阴极的光谱反射率, 因此光吸收更少, 导致荧光更弱。所以 Rb2Te(Cs)日盲紫外阴极同 Cs2Te日盲紫外阴极的性能类似, 均可用于日盲紫外探测成像器件。

测量了未经过 Cs激活、经过 Cs激活以及经过 Cs-Sb激活的三种多碱阴极的光谱响应及荧光谱。测量结果表明, Na2KSb阴极膜层经表面激活之后, 阴极灵敏度和长波截止波长均有所增加, 但荧光谱的峰值波长和峰值荧光强度基本保持不变。长波截止波长的增加说明逸出功降低, 因此多碱阴极 Na2KSb膜层经 Cs激活之后, 阴极灵敏度提高和长波截止波长增加的原因是逸出功的降低。 Na2KSb膜层同时经过 Cs-Sb激活之后, 阴极灵敏度和长波截止波长较仅仅经过 Cs激活的多碱阴极有进一步更大幅度的提高和增加, 但同时荧光谱的峰值波长向短波方向移动, 峰值荧光强度增加。荧光谱的峰值波长向短波方向移动, 说明跃迁电子的能级有所升高, 而荧光谱的峰值强度增加, 意味着跃迁电子的数量增加。多碱阴极 Na2KSb膜层经过 Cs-Sb激活之后, 跃迁电子的数量增加以及跃迁电子的能级升高, 对阴极灵敏度的提高而言, 所取得的作用相同。因此多碱阴极 Na2KSb膜层经过 Cs-Sb激活之后, 阴极灵敏度和长波截止波长提高的原因除了表面逸出功降低之外, 还有跃迁电子数量增加以及跃迁电子能级提高的原因。多碱阴极表面电子逸出机理至今仍未定论, 因此要进一步提高多碱阴极的灵敏度, 需要进一步研究多碱阴极表面激活过程中的客观规律, 为进一步改进多碱阴极的制作工艺, 提高多碱阴极的灵敏度提供理论指导。

介绍了多碱光电阴极Na2KSb膜层荧光谱的测量原理, 测量了两个Na2KSb膜层样品在不同半径位置的荧光谱.测量数据表明, Na2KSb膜层荧光谱的峰值波长从阴极面的中心到边缘逐步增大, 同时峰值荧光强度也逐步增强.原因是阴极窗表面的锑原子密度从中心向边缘逐步减小.当Na2KSb膜层中的锑超过Na2KSb所需的化学计量比时, 荧光峰值波长向短波方向移动, 同时荧光强度减弱; 当Na2KSb膜层中的锑达到Na2KSb所需的化学计量比时, 荧光峰值波长达到最大, 同时荧光强度也达到最强.通过荧光测试, 可以判断Na2KSb膜层的化学计量比是否达到2∶1∶1或膜层中的锑是否过量.同时通过测量阴极面上不同位置的荧光谱, 可以测量Na2KSb膜层在阴极面上的组份均匀性.锑在阴极面上的原子密度越均匀, 利用整个阴极面上的光电流变化来监控阴极膜层生长的方法就更准确, 组份均匀性也更好, Na2KSb膜层的厚度可以更厚, 对长波可见光的吸收更多, 阴极的灵敏度也更高.因此在像增强器多碱阴极的制造过程中, 要尽量使蒸发在阴极窗表面的锑原子密度均匀, 这样才能获得更高的阴极灵敏度.