具有改善的吸收率的半透明的光电阴极.pdf

本发明涉及用于光子检测器的半透明的光电阴极(1)，其针对保留的输运率展现了增加的吸收率。根据本发明，光电阴极(1)包括能够使所述光子衍射的传输衍射光栅(30)，所述传输衍射光栅(30)设置在光电发射层(20)沉积在其上的支撑层(10)中。

1.  一种用于光子检测器的半透明的光电阴极(1)，包括：
透明的支撑层(10)，其具有接收所述光子的正面(11)以及相对的背面 (12)，以及
光电发射层(20)，其设置在所述背面(12)上并且具有相对的发射面(22)， 旨在从所述支撑层(10)接收所述光子并且响应地从所述发射面(22)发射光 电子，
其特征在于，所述光电阴极(1)包括能够使所述光子衍射的传输衍射光栅 (30)，其设置在所述支撑层(10)中并且位于所述背面(12)处。

2.  根据权利要求1所述的光电阴极(1)，其特征在于，
所述衍射光栅(30)在所述支撑层(10)的背面(12)中被蚀刻。

3.  根据权利要求1或2所述的光电阴极(1)，其特征在于，
所述衍射光栅(30)由周期布置的图案(31)形成，所述图案(31)填充 有以下材料，该材料的光学指数不同于所述支撑层(10)的材料。

4.  根据权利要求3所述的光电阴极(1)，其特征在于，
所述衍射光栅(30)被设置为使得通过与所述支撑层(10)的背面(12) 齐平来至少部分地对所述支撑层(10)的背面(12)进行限界。

5.  根据权利要求3所述的光电阴极(1)，其特征在于，
所述材料的层直接设置在所述背面上，以与所述图案连续。

6.  根据权利要求4或5所述的光电阴极(1)，其特征在于，
扩散势垒被设置在所述衍射光栅和所述光电发射层之间。

7.  根据权利要求1至6任一项所述的光电阴极(1)，其特征在于，
所述光电阴极(1)包括能够使所述光子衍射的至少另一衍射光栅(40)， 其位于所述支撑层(10)中，并且设置在所述第一衍射光栅(30)的附近、由 沿与所述第一光栅的图案的方向不同的方向的周期布置的图案(41)形成。

8.  根据权利要求7所述的光电阴极(1)，其特征在于，
所述第一光栅和所述另一衍射光栅(40)位于相同平面并且借由二维图案 来制作。

9.  根据权利要求1至8任一项所述的光电阴极(1)，其特征在于，
所述光电发射层(20)包括锑以及至少一个碱金属。

10.  根据权利要求8所述的光电阴极(1)，其特征在于，
所述光电发射层(20)由选自SbNaKCs,SbNa₂KCs,SbNaK,SbKCs,SbRbKCs 或者SbRbCs的材料制成。

11.  根据权利要求1至8任一项所述的光电阴极(1)，其特征在于，
所述光电发射层(20)由AgOCs形成。

12.  根据权利要求1至11任一项所述的光电阴极(1)，其特征在于，
所述光电发射层(20)具有实质上恒定的厚度。

13.  根据权利要求12所述的光电阴极(1)，其特征在于，
所述光电发射层(20)具有小于或等于300nm的厚度。

14.  一种光子检测光学系统，其包括权利要求1至13任一项所述的光电阴 极(1)，以及用于响应于由所述光电阴极(1)发射的光电子而发射输出信号的 输出装置。

15.  根据权利要求14所述的光学系统，其中所述光学系统为EB-CCD或 EBCMOS型的图像倍增管或光电倍增管。

具有改善的吸收率的半透明的光电阴极
技术领域
本发明大体上涉及半透明的光电阴极的领域，更具体而言，涉及锑和碱金 属类型的、或者氧化银(AgOCs)类型的半透明的光电阴极，其中，该半透明 的光电阴极频繁应用在电磁辐射检测器中比如、例如图像增强管和光电倍增管。
背景技术
电磁辐射检测器比如、例如图像增强管和光电倍增管通过将电磁辐射转化 为光或者电输出信号使电磁辐射能够被检测到。
电磁辐射检测器通常包括光电阴极，其接收电磁辐射并且响应地发射光电 子流；电子倍增器装置，其接收所述光电子流并且响应地发射通常所说的二次 电子流；以及输出装置，其接收所述二次电子流并且响应地发射输出信号。
如图1所示，这种光电阴极1通常包括透明的支撑层10以及在所述支撑层 10的面12上沉积的光电发射材料的层20。
支撑层10包括通常所说的试图接收入射光子的接收正面11以及相对的背 面12。支撑层10对入射光子是透明的，并且因此支撑层10具有接近1的透光 率。
光电发射层20具有与支撑层10的背面12相接触的上游面21以及被称为 发射面的、相对的下游面22，其中，所产生的光电子从下游面22被发射出去。
因此，光子从接收面11通过支撑层10，并且随后进入光电发射层20。
光子随后在光电发射层20中被吸收并且在其中产生电子-空穴对。所产生的 电子移动到光电发射层20的发射面22并且被真空发射。真空实际上产生在检 测器中以使得电子的移动不被气体分子的存在所干扰。
光电子随后被引导并且被加速至电子倍增器装置、比如微通道板或一组倍 增电极。
被称为量子产率的光电阴极产率传统上是由所发射的光电子的数量和所接 收的入射光子的数量的比率来限定的。
光电阴极产率特别地取决于入射光子的波长和光电发射层的厚度。
为了说明的目的，就S25型光电阴极而言，针对500nm波长的量子产率大 约是15％。
前面提到的量子产率更精确地取决于光电发射现象的三个主要步骤：入射 光子的吸收和电子-空穴对的形成；所产生的电子达至光电发射层的发射面的输 送；以及电子的真空发射。
三个步骤中的每一个步骤都有其自己的产率，其中，三个产率的乘积限定 了光电阴极的量子产率。
然而，吸收和输送步骤的产率直接取决于光电发射层的厚度。
因此，吸收步骤的产率ε_a是光电发射层的厚度的递增函数。光电发射层越厚， 则被吸收的光子的数量与入射光子的数量的比率就越大。未被吸收的光子传输 通过光电发射层。
另一方面，到达发射面的电子与所产生的电子的比率的输送阶段的产率ε_t是光电发射层的厚度的递减函数。层的厚度越大，则产率ε_t越低。实际上，行进 的距离越大，则产生的电子与空穴重新组合的可能性也越高。
因此，存在一种使吸收率ε_a和输送率ε_t的乘积、也就是量子产率最大化的最 佳厚度。
为了说明的目的，就频繁用于图像增强管中的S25型光电阴极而言，由 SbNaK或SbNa₂KC制成的光电发射层的最佳厚度通常在50nm至200nm之间。
针对这种光电发射层，图2示出了作为入射光子的波长的函数的吸收率ε_a和入射光子的反射率ε”以及入射光子的传输率ε’通过光电发射层的时间进程。
显示出，针对于大的波长，尤其是接近光电发射阈值的波长，吸收率ε_a显著 地减少而传输率ε’增加。
因此，针对处于800μm波长的入射光子，它们仅40％被吸收了而60％被传 输通过光电发射层。
为了减少光电发射层的传输率以利于吸收率，从而来增加量子产率，尤其 是在大的波长处，解决办法可能是增加所述层的厚度。
因此，针对800μm波长，将上述光电发射层的厚度增加至280nm会产生 64％的吸收率而并非40％的吸收率，并且传输率减少至36％。
然而，考虑到产生的电子具有行进至光电发射层的发射面的更远距离并且 因此更可能被重新组合，这将导致输送率的显著减少。
所以，由于输送率被恶化了，因此光电发射层的厚度的增加虽然改善了吸 收率(尤其是处于大的波长的条件下)，但不会导致量子产率的增加。
发明内容
本发明主要目的是为了提供一种用于光子检测器的半透明的光电阴极，其 包括具有高的入射光子吸收率以及保留的电子输送率的光电发射层。
对于这点，本发明的一个目标是提供一种用于光子检测器的半透明的光电 阴极，包括：
透明的支撑层，其具有接收所述光子的正面以及相对的背面，以及
光电发射层，其设置在所述背面上并且具有相对的发射面，旨在从所述支 撑层接收所述光子并且响应地从所述发射面发射光电子。
根据本发明，所述光电阴极包括能够使所述光子衍射的传输衍射光栅，其 设置在所述支撑层中并且位于所述背面处。
通过通常所说的半透明的光电阴极，意图是一种光电阴极，其光电子从与 入射光子的接收面相对的发射面发射。这不同于电子从光子的接收面发射的所 述不透明的光电阴极。
考虑到支撑层能够使入射光子被传输，支撑层被指定为是透明的。支撑层 的透射率，或者说被传输的光子与接收到的光子的比率，因此接近或等于1。
因此，入射光子经由通常所说的接收正面进入支撑层并且通过该支撑层直 到相对的背面。
入射光子因此由衍射光栅被衍射朝向光电发射层。
入射光子以实质上不同于入射角的衍射角进入光电发射层。
通过限定，光子的入射角、衍射角和折射角相对于所考虑的面的法线被测 量。因此，上述提到的入射角和衍射角相对于衍射光栅被提供在其处的支撑层 的背面的法线而被限定。
当光子以实质上零度入射角到达衍射光栅时，光子以非零度衍射角进入光 电发射层。大体上来讲，对于给定的入射角的分布，衍射角实质上更扩展的分 布被观察到。
因此，针对标注为e且沿其厚度方向被测量的光电发射层的厚度，光子的平 均视厚度为e.E(1/|cosα_d|)，其中，为α_d光子衍射角，E(.)代表在光子衍射角的角分 布上采用的平均值。
考虑到光电发射层是厚度(此处指光电发射层的视厚度)的递增函数，光 电发射层的吸收率此时高于根据前面提及的现有技术的光电阴极的吸收率。
此外，考虑到输送率不取决于为光子所见的光电发射层的视厚度，而是取 决于光电发射层的实际厚度，因此输送率被保留了。实际上，当光子产生电子- 空穴对时，无关乎光子先前的传播方向，所产生的电子都移动到发射面。
因此，根据本发明的光电阴极具有高的光子吸收率以及保留的电子输送率。
这能够使光电阴极的量子产率被改善。
应该注意的是，考虑到根据上述现有技术中的示例，具有这种波长的光子 相比于被吸收更倾向于被传输，因此接近光电发射阈值的大波长的量子产率被 显著地增加。
所述衍射光栅优益地在所述支撑层的背面中被蚀刻。
所述衍射光栅优选地被设置为至少部分地对所述支撑层的背面进行限界。
所述衍射光栅优选地由周期布置的图案形成，所述图案填充有以下材料， 该材料的光学指数不同于所述支撑层的材料。
通过图案，意图是，具有带有阶梯的正弦、梯形形状的凹痕、或刻痕、或 凹槽、或凹陷、或划痕被设置在支撑层中。
优选地，一方面存在于所述图案中的衍射光栅的材料的光学指数与另一方 面支撑层的材料的光学指数之间的差异高于或等于0.2。
有益地，光栅间距和/或衍射光栅的材料被选择为使得光子在光电发射层以 严格地高于arcsin(1/n_p)的衍射角被衍射。
根据另一实施例，所述光电阴极包括能够使所述光子衍射的至少另一衍射 光栅，其位于所述支撑层中，并且设置在所述第一衍射光栅的附近、由填充有 以下材料的周期布置的图案形成，其中该材料的光学指数不同于所述支撑层的 材料。
衍射光栅沿不同的方向被取向，并且彼此远离一个相对于支撑层的平均厚 度可忽略的距离。该距离大约为所考虑的波长的十分之一至波长的十倍。
所述至少另一衍射光栅的图案的周期布置可以相对于所述第一衍射光栅的 布置而沿垂直于支撑层的厚度方向进行偏置。
可选地，所述衍射光栅和所述另一衍射光栅位于相同平面。
所述光电发射层可以包括锑以及至少一个碱金属。
这种光电发射层可以由选自SbNaKCs,SbNa₂KCs,SbNaK,SbKCs,SbRbKCs 或者SbRbCs的材料制成。
所述光电发射层可以由AgOCs形成。
所述光电发射层优选的具有实质上恒定的厚度。
所述光电发射层优选的具有小于或等于300nm的厚度。
本发明还涉及一种光子检测光学系统，其包括上述任一项所述的光电阴极， 以及用于响应于由所述光电阴极发射的光电子而发射输出信号的输出装置。
这种光学系统可以为图像倍增管或光电倍增管。
本发明的进一步益处和特性在以下非限制性描述中将变得显而易见。
附图说明
参考所附附图，借由非限制性示例来对本发明的实施例进行描述，其中：
已经被描述的图1是根据现有技术的示例的光电阴极的示意性的横截面视 图；
已经被描述的图2示出了根据现有技术的示例的作为S25型光电阴极的 140nm厚的光电发射层的波长的函数的吸收率、传输率和反射率的时间进程的 示例。
图3是根据本发明第一优选实施例的光电阴极的示意性的横截面视图；
图4是图3中示出的光电阴极的一部分的示意性的放大的截面视图；
图5示出了作为根据现有技术的光电阴极的波长的函数以及根据本发明第 一优选实施例的光电阴极的波长的函数的量子产率的时间进程的示例；
图6是根据本发明另一优选实施例的光电阴极的示意性的横截面视图，其 中，被衍射的光子在光电阴极的发射层处被完全反射；以及
图7为根据本发明另一优选实施例的光电阴极的示意性横截面视图，其中， 光电阴极包括两个衍射光栅。
具体实施方式
图3和图4示出了根据本发明第一优选实施例的半透明的光电阴极1。
应该注意的是，为了附图清晰起见，比例并不是所考虑的。
根据本发明的光电阴极1可以装备任意类型的光子检测器比如、例如图像 增强管或电子倍增管。
光电阴极具有接收入射光子流以及响应地发射电子(被称为光电子)的功 能。
光电阴极包括透明的支撑层10、光电发射材料的层20，以及根据本发明的 能够使入射光子衍射的至少一个衍射光栅30。
支撑层10是透明材料的层，其上沉积有光电发射层20。
考虑到入射光子在没有被吸收的情形下通过支撑层，该支撑层被指定为是 透明的。支撑层10的透射率因此实质上等于1。
支撑层10包括正面11(称为光子接收面)以及相对的背面12。
至少一个传输衍射光栅30设置在支撑层10的所述背面12处。
在图3和图4示出的本发明优选实施例中，设置了单一的衍射光栅30。
光栅30由周期布置的图案31形成，其中，图案31填充有不同于支撑层10 的材料的光学指数的光学指数的材料。
通过图案，意图是，具有带有阶梯的正弦、梯形形状的凹痕、或刻痕、或 凹槽、或凹陷、或划痕被设置在支撑层中。
一方面存在于所述图案31中的衍射光栅30的材料的光学指数与另一方面 支撑层10的材料的光学指数之间的差异高于或等于0.2。
衍射光栅30尤其是以两个相邻图案31之间的距离(称为光栅间距)为特 征。光栅间距被限定为入射光子的波长的函数，以便能够使入射光子衍射。
如在图4中详细显示的，衍射光栅30可以被设置在支撑层10中的背面12 处，因此至少部分地对背面12进行限界。
可选地，衍射光栅可以被设置在支撑层内，并且放置在接近背面的、其距 离相对于支撑层的厚度是可忽略的位置处。
应该注意的是，支撑层10的背面12实质上是平坦的。然而，在光电阴极 本身具有限定的曲率的情形下，支撑层10可以被弯曲。
在图4中，衍射光栅30位于支撑层10中，以使得填充光栅的图案31的材 料不从所述图案中突出。然而，根据一种可选方式，如在光电阴极的制造期间 看到的那样，填充图案31的材料可以在支撑层的背面12和光电发射层20之间 形成层。
光电发射层20与支撑层10的背面12相对设置。
光电发射层20具有与支撑层10的背面12相接触的上游面21以及称为光 电子发射面的相对的下游面22。
光电发射层20具有实质上恒定的平均厚度，以e注释。厚度优选地小于或 等于300nm。
光电发射层20由适合的半导体材料制成，优选地由锑基碱性化合物制成。 这种碱性材料可以选自于SbNaKCs,SbNa₂KCs,SbNaK,SbKCs,SbRbKCs,or SbRbCs。光电发射层20还可以由银氧化物AgOCs来形成。
可以利用氢、铯或者铯氧化物来处理发射面22以减少其电子亲和力。因此， 到达光电发射层20的下游发射面22的光电子可以从发射面22被自然地提取并 且因此被真空发射。
形成电子贮存器的电极(未示出)与光电发射层20相接触并且被引起电势。
可以相对光电发射层20的侧面设置电极，以不减少或不干扰从下游发射面 22的电子发射。
电子贮存器能够使由入射光子产生的空穴重新组合。因此，光电发射层20 总的电荷保持实质上恒定。
应该注意的是，光电发射层20对于产生的电子足够的薄以便电子被自然地 移动到发射面22。
因此，不需要在光电发射层20中产生电场来确保电子输送到发射面。这种 电场的产生实际上需要沉积两个偏置电极，一个与光电发射层20的上游面21 相对，另一个与下游发射面22相对。
此后描述根据本发明的光电阴极的操作。
光子通过支撑层10的前接收面11进入光电阴极1。
光子通过支撑层10达至支撑层10的背面12。
光子随后被衍射光栅30衍射并且在光电发射层20中传输。它们统计地具 有实质上高于入射角的衍射角(即衍射角的绝对值高于入射角的绝对值)，其中， 相对于背面12的法线来定义入射角和衍射角。
更精确地，如果α＝α_i，是在光栅上的入射角，则入射光束的角分布f(α)、 衍射角α_d以及衍射光束的角分布可以被写作为：
F ( α ) = Π ⊗ f ( α ) ≈ f ( α + θ ) + f ( α - θ ) ]]>
其中，Π为光栅的衍射数字并且通过利用θ＝λ/p来限制到一阶衍射从而得到 近似值，其中p为光栅间距。
结果衍射光束的角分布比入射光束的角分布更扩展。电子面向具有平均视 厚度的光电发射层20，所述平均视厚度为：
e d = e ∫ - α max + θ α max + θ F ( α d ) | cos α d | d α d ]]>
其中，e为该层的实际厚度，α_max为在光栅上的最大入射角。
光电发射层的平均视厚度e_d实质上高于它的实际厚度e，换句话说，光子在 该层中行进的平均距离实质上高于在现有技术中的平均距离。因此，更高百分 率的衍射光子被吸收了。
衍射光子的吸收导致电子-空穴对的产生。所产生的电子在光电发射层20 中被传播达至下游发射面22，在其中电子被真空发射。
由于电子在光电发射层中的输送独立于先前光子的传播方向，因此光电发 射层20的输送率实质上等于根据现有技术的光电阴极的输送率，也就是说没有 衍射光栅的情形。输送率因此被保留了。
根据本发明的光电阴极1因此具有高的吸收率以及保留的输送率，这会导 致最佳的量子产率，尤其是针对接近光电发射阈值的能量而言。
根据本发明的光电阴极1可以由以下来做出。
支撑层10由例如石英或硼硅玻璃等适合的透明材料制成。
通过已知的蚀刻技术比如、例如全息摄影术和/或离子蚀刻、或者甚至钻石 雕刻技术在支撑层10的背面12处对衍射光栅30的图案31进行蚀刻。
图案31随后被填充衍射材料，该衍射材料的光学指数不同于支撑层的光学 指数，比如三氧化二铝(n～1.7)、二氧化钛(TiO₂)或五氧化二钽(Ta₂O₅)、甚 至是HfO₂。
可以通过已知的物理气相沉积技术、比如溅射、蒸发或电子束物理气相沉 积(EBPVD)将这种材料进行沉积。已知的化学气相沉积技术比如、例如原子 层沉积(ALD)以及公知的被称为混合技术(比如反应喷涂和原子束辅助沉积 (IBAD))可以被使用。
根据在图4中示出的第一有益的可选实施例，背面12被抛光以便移除从衍 射光栅30的图案31突出的任意额外的衍射材料。
根据并未呈现的第二有益的可选实施例，在没有与背面齐平的情形下对背 面进行抛光。因此，衍射材料的均匀层保持存在于背面22上，以与图案连续。
不管上述可选实施例，薄的扩散势垒随后可以被沉积以防止光电发射层的 材料和衍射光栅的材料之间的任何化学迁移和/或交互。扩散势垒的厚度被选为 足够的薄(小于λ/4并且优选地大约为λ/10)。
在任何情形下，随后通过前面提及的沉积技术中的一种沉积技术来沉积光 电发射层20。
经由图示，根据本发明第一优选实施例的S25型光电阴极1可以以下述方 式进行制作。
支撑层10由石英制成。
将在支撑层10背面12处的衍射光栅30蚀刻成以彼此平行的、周期布置的 凹槽31方式。
凹槽31宽度为341nm并且深度为362nm。光栅间距、也就是分隔开两个相 邻且平行的凹槽31的距离，为795nm。
凹槽被填充有例如二氧化钛，其光学指数介于2.3和2.6之间。
可以通过公知的原子层沉积技术(ALD)来沉积二氧化钛。
对背面12进行抛光的步骤被执行以移除从凹槽31突起的任意额外的材料。
因此，背面12实质上是平坦的，并且部分地由支撑层10的材料(石英) 及部分地由光栅30的凹槽31的衍射材料(TIO₂)来限界。
光电发射层20最终由SbNaK和SbNa₂KCs所制成并且被沉积在支撑层10 的背面12上以便实质上恒定为50至240nm厚。
图5示出了作为入射光子的波长的函数的量子产率的时间进程，一方面针 对这种光电阴极，另一方面针对先前所描述的现有技术的示例的光电阴极。
应该注意的是，量子产率贯穿全部波长范围、并且更特别而言在大的波长 处被改善了。
应该注意的是，对于波长为825nm而言，根据本发明的光电阴极的量子产 率大约为18％，然而在没有衍射光栅的情形下，光电阴极的量子产率大约为10％， 这导致了量子产率接近80％的改善。
图6示出了根据本发明第二实施例的光电阴极。
与前述附图3的那些附图标记相同的附图标记指代相同或相似的单元。
光电阴极不同于第一优选实施例1的光电阴极仅在于：光栅30成尺寸为使 得在光电发射层20中的在法线入射(α_i＝0)条件下到达的、被衍射的并且未被 吸收的任何光子在下游面22处被反射。
可选地，衍射光栅30有益地成尺寸为使得平均衍射角(考虑到角分布 F(α_d))严格地高于arcsin(1/n_p)，其中，n_p为光电发射层的光学指数。更精确地， 光栅间距p和/或填充了图案31的衍射材料的光学指数被选择为使得平均衍射角 严格地高于arcsin(1/n_p)。
因此，这些被反射的光子保持位于光电发射层20中直到其被吸收并且产生 电子-空穴对。
这使得光电发射层20的光子的传输率能够显著地下降以利于吸收率。
由于电子的输送率保持不变，因此光电阴极的量子产率从而被进一步改善， 尤其是针对于具有接近光电发射阈值的能量的光子而言。
图7示出了一种根据本发明第三实施例的、从上方观察的光电阴极，其中， 两个衍射光栅30、40存在于支撑层10中的背面12处。
与前述图3的那些参考标记相同的参考标记指代相同的或相似的元件。
光电阴极不同于第一实施例的光电阴极仅在于在支撑层10中存在另一衍射 光栅40。
这个另一光栅40设置在第一衍射光栅30附近、沿光子的传播方向位于其 上游。
这些光栅30、40沿不同的方向优选为垂直的方向取向，并且彼此远离一个 相对于支撑层的厚度可忽略的距离、例如大约λ/10至10λ的距离。
另一光栅40例如、具有与前述第一光栅的间距相同的间距。
根据可选实施例，第一衍射光栅和另一光栅被制做在根据二维图案的相同 的平面上，其传输函数是第一光栅和另一光栅相应的传输函数的乘积。该二维 图案可以通过全息摄影技术来获得。
在两个垂直光栅的假设中，通过保持相同的符号，衍射光子的角分布可以 因此被写为：
F ( α , β ) = Π ⊗ f ( α , β ) ≈ f ( α + θ , β + θ ′ ) + f ( α + θ , β - θ ′ ) + f ( α - θ , β + θ ′ ) + f ( α - θ , β - θ ′ ) ]]>
其中，α和β分别为在垂直于第一光栅方向的平面中的光子的入射角和在垂 直于另一光栅方向的平面中的光子的入射角，θ＝λ/p；θ′＝λ/p′，其中p和p′为第 一光栅和另一光栅的间距。
因此，角分布比在第一实施例中更扩展并且针对光子的光电发射层的视厚 度更高，这改善了吸收率。
本领域技术人员应该了解的是，该实施例并非限于两个衍射光栅。具有不 同方向的多个衍射光栅可以存在于支撑层的背面处。
另一方面，借由非限制性示例，本领域技术人员可以对所描述的本发明做 出修改。
最后，上面描述的光电阴极可以集成在光子检测光学系统中。这种光学系 统包括适于光电子转化为电信号的输出装置。该输出装置可以包括电荷耦合装 置(CCD)阵列，其中，光学系统为称为电子轰击电荷耦合装置(EB-CCD)。 可选地，输出装置可以包括在薄的钝化基板上的互补金属氧化物半导体(CMOS) 阵列，其中，光学系统被称为电子轰击互补金属氧化物半导体(EBCMOS)。