Los principios de los detectores VUV son los utilizados para la detección visible e infrarroja: fotoemisión superficial y creación de pares electrón-hueco en materiales semiconductores. Pero la mayoría de las veces, los detectores VUV deben funcionar en un entorno evacuado, especialmente cuando se deben detectar radiaciones EUV o de rayos X duros.
Respuesta EUV-UV de AXUV Si-Pin
Un fotodiodo es una unión p-n o unión p-i-n. Convierte la luz en corriente con voltaje utilizando el efecto fotoeléctrico interno. El uso de fotodiodos de silicio en longitudes de onda VUV ha estado tradicionalmente limitado por la fuerte absorción de fotones VUV en la capa externa de pasivación SiO 2 que cubre la unión p-n de estos dispositivos.
Adelgazar la región de pasivación de SiO2 a un espesor de unos 5 a 10 nm mejora significativamente su sensibilidad. Los materiales comunes del fotocátodo VUV son CsTe, CsI y KBr. Estos materiales combinan una alta eficiencia cuántica del VUV con una respuesta ciega solar (insensible a la luz visible). Son robustos y económicos.
Transmitancia de las ventanas PMT
Un PMT se construye en un tubo de vacío equipado con una ventana de entrada delante de un fotocátodo, electrodos de enfoque, múltiples etapas de dinamómetro y un ánodo. Los dinodos actúan como multiplicadores de electrones, permitiendo la detección de bajo flujo incidente. Los materiales útiles para ventanas de PMT son sílice fundida, MgF 2, LiF y zafiro en el rango de 105-200 nm.
Eficiencia relativa del salicilato
Para rangos espectrales inferiores a 105 nm a pocos nm, se puede depositar un recubrimiento fluorescente en la ventana PMT para convertir la luz VUV en longitudes de onda más largas. Recubrimientos como el salicilato de sodio se utilizan comúnmente para convertir la radiación VUV en visible. Su eficiencia es relativamente constante para la luz VUV de 30 a 200 nm, con una emisión de pic alrededor de 430 nm. En tal estado, un PMT clásico sellado que funciona detrás de una ventana de MgF 2, recubierto de salicilato de sodio, puede operar en una carcasa a presión atmosférica. Lumogénio, terfenilo y coroneno son otras alternativas al salicilato de sodio.
Algunos "PMTs" pueden operarse directamente evacuados sin ninguna ventana o fotocátodo; en este caso, el primer dinodo es directamente sensible a las radiaciones VUV. Se utiliza principalmente óxido de berilio, pero otros materiales como CsI, CuI, KCl y MgF 2 pueden evaporarse en el dinodo para optimizar la respuesta del detector. La respuesta típica de estos detectores es de 30 a 140 nm. Si el principio EMT es bastante sencillo, estos detectores deben almacenarse y manejarse con cuidado debido a la delicuescencia de su material.
Eficiencia de detección frente a longitud de onda UV
Un MCP-PMT consiste en una matriz 2D de capilares que funcionan como multiplicadores individuales de electrones y un ánodo. Los MCP son directamente sensibles a la radiación EUV y de rayos X (150 nm a 1Kev) y no requieren un fotocátodo como los que funcionan en el rango UV/Visible. Con su capacidad de detección de fotones VUV y un tiempo de ascenso de cien picosegundos, estos detectores son la mejor opción para una investigación espectral EUV y dominios a escala de nanosegundos como la vida útil de fluorescencia (técnicas TCSPC). Tienen un coste asequible comparado con la mayoría de los detectores CCD.
Placas multicanal
Detector de Syncerity CCD retroiluminado por VUV
El MCP ensamblado con una pantalla de fósforo puede equipar un detector de matriz 2D. En este caso, combina la sensibilidad de conteo de fotones individuales de un PMT con la capacidad de imagen de alta resolución de un detector CCD.
Eficiencia cuántica de los chips CCD en VUV
Los detectores VUV CCD son cámaras clásicas de grado científico. Pueden utilizarse para fines de imagen o espectroscopía. Solo el Back-Illuminated (BI) sin ventana es compatible con toda la gama VUV debido a la penetración más fácil de los fotones UV en su estructura de silicio más fina. Son totalmente compatibles con vacío (detector colocado dentro de la cámara de vacío) o con un accesorio externo (solo evacuación interna). Los detectores EMCCD o sCMOS empiezan a emplearse en experimentos VUV. El detector de electrodos abiertos iluminado frontalmente puede ser sensible hasta 120 nm cuando está recubierto con Lumogen.
En conclusión, los CCD full frame con retroiluminación son la mejor opción para espectroscopía VUV.
La teoría de la CCD se explica en la sección OSD de este libro. Te pedimos que consultes este capítulo para una explicación más detallada.
Un espectrógrafo es un instrumento que dispersa una luz entrante en un espectro, mientras que un monocromador selecciona una banda estrecha de radiación del amplio espectro de radiación. Una configuración mongráfica permite que el instrumento funcione tanto en modo monocromático como en modo espectrográfico.
Ejemplo de eficiencia de la rejilla VUV en el dominio EUV
La dispersión lineal de una red varía con la longitud de onda. Cuanto más corta sea la longitud de onda, mayor será la dispersión. En consecuencia, la dispersión de un espectrógrafo es, la mayoría de las veces, inferior a 1 nm/mm para una cobertura total de unos 25 nm con una eficiencia decente en EUV. Por lo tanto, la cobertura de 100 nm requiere más de una rejilla.
Los ángulos clave de la reflectividad
La reflectancia de todos los materiales cae drásticamente por debajo de unos 100 nm en la incidencia normal. A medida que la reflectancia aumenta con el ángulo de incidencia, los instrumentos VUV están mejor optimizados para EUV cuando sus ópticas trabajan con una configuración rasante.
Eficiencia del recubrimiento de AlMgF2 en diferentes ángulos de desviación
En esta disposición óptica VUV, se utiliza un ángulo de desviación grande. La Fig. 17 muestra la reflectancia del aluminio con recubrimiento de flúor y magnesio (AlMgF 2), a partir de la cual se puede observar la mejora de la eficiencia por debajo de 100 nm a una desviación de 160°. Un ángulo tan grande entre la viga y la superficie se denomina "ángulo de rasado".
