一種用于掃描條紋管的光電陰極制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于掃描條紋管的光電陰極制作方法，主要用于高速成像掃描條紋管的大尺寸條形光電陰極的制作方法。其主要技術(shù)方案是：包含工藝流程，蒸鍍材料除氣→安裝石英玻璃窗→一次安裝鍍制機(jī)構(gòu)→鍍制金屬膜→安裝鍍制銦錫擋板→銦錫材料除氣→二次安裝鍍制機(jī)構(gòu)→鍍制銦錫合金基底→安裝陰極定位座→石英玻璃窗裝入陰極掛架→裝管→光電陰極制作→轉(zhuǎn)移陰極及封接→取管→測試檢驗。本發(fā)明試用證明：從根本上克服了該制作方法中的技術(shù)難題，達(dá)到作出合格的掃描條紋管的光電陰極，滿足高速成像和瞬態(tài)現(xiàn)象研究領(lǐng)域的特殊需求。
【專利說明】
一種用于掃描條紋管的光電陰極制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種光電器件的光電陰極制作方法，主要用于高速成像掃描條紋管的大尺寸條形光電陰極的制作方法，也可用于其它類似光電陰極的制作。
【背景技術(shù)】
[0002]高速成像掃描條紋管主要用于研究10一8?10一13秒時間范圍內(nèi)的瞬變現(xiàn)象，在激光超短脈沖、激光核聚變、磁約束核聚變、光化學(xué)、光生物學(xué)中有著重要的應(yīng)用。其主要作用是利用電子光學(xué)技術(shù)、脈沖選通和偏轉(zhuǎn)掃描技術(shù)來傳遞和記錄瞬變的光學(xué)圖像，從而對研究快速、不重復(fù)的瞬時現(xiàn)象提供空間和時間信息。
[0003]掃描條紋管(見圖1)由石英玻璃窗1、光電陰極2、單層多電極電子光學(xué)系統(tǒng)3、焚光屏4等組成。其工作原理:光電陰極2把弱光瞬態(tài)光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換成電子圖像，經(jīng)多電極電子光學(xué)系統(tǒng)3把增強(qiáng)后的電子圖像傳遞到熒光屏4上，熒光屏再把電子圖像轉(zhuǎn)換為光學(xué)圖像，經(jīng)CCD器件轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字圖像。
[0004]在掃描條紋管從光學(xué)圖像到電子圖像再到光學(xué)圖像的轉(zhuǎn)換過程中，光電陰極作為一種光電發(fā)射體，是掃描條紋管實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵所在，光電陰極性能的優(yōu)劣，決定著掃描條紋管的靈敏度、空間分辨力、動態(tài)范圍等關(guān)鍵技術(shù)性能指標(biāo)的好壞。掃描條紋管與像增強(qiáng)器的工作原理基本相同，但掃描條紋管的光電陰極與像增強(qiáng)器的光電陰極有著較大的差別，以超二代像增強(qiáng)器為例，1、光電陰極窗口材料不同:像增強(qiáng)器光電陰極窗口材料一般采用防光暈光學(xué)玻璃(康寧7056)，掃描條紋管采用透紫外石英玻璃(凡31、凡32、凡33);2、光電陰極形狀和尺寸不同:像增強(qiáng)器的光電陰極形狀為圓形，直徑為Φ 18mm、Φ25πιπι，輸入玻璃窗為Φ 32 mm等，掃描條紋管光電陰極形狀為長條形(見圖2、3)，尺寸為30mm X 3.5mm，輸入玻璃窗為Φ 59.5mm屬于特殊型；3、單管外形尺寸不同:像增強(qiáng)器單管尺寸為Φ 35.5mm X17mm，掃描條紋管單管尺寸為?65.5mmX450mm;4、光電陰極的組成結(jié)構(gòu)不同:像增強(qiáng)器的光電陰極結(jié)構(gòu)為，初始層K3 Sb、中間層Na2KSb、表面層Cs3Sb，掃描條紋管的光電陰極結(jié)構(gòu)(見圖4)為，以帶銦錫(In-Sn)合金薄膜的條形內(nèi)置光柵為基底，初始層Na3 Sb、中間層Na2KSb、表面層Cs3Sb ； 5、要求光譜響應(yīng)范圍不同:像增強(qiáng)器的光譜響應(yīng)范圍為400nm?900nm，掃描條紋管的光譜響應(yīng)范圍(見圖17)為200nm?700nm;6、光電陰極與管殼體封接要求不同:像增強(qiáng)器光電陰極為圓形，制作完成后，與管殼體封接可以不分方向不需要定位，就能滿足像增強(qiáng)器的性能要求，而掃描條紋管光電陰極為長條形，封接時必須與多電極電子光學(xué)系統(tǒng)的聚焦狹縫、掃描電極的方向平行正對，才能達(dá)到掃描條紋管的要求。
[0005]基于掃描條紋管和像增強(qiáng)器在光電陰極方面存在著上述不同以及掃描條紋管自身的技術(shù)要求，我們嘗試用制造像增強(qiáng)器光電陰極的工藝或者采用其大部分工藝，來制造掃描條紋管的光電陰極，實(shí)踐證明是無法實(shí)現(xiàn)的，必須重新設(shè)計適合掃描條紋管的光電陰極制作方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的主要技術(shù)問題和目的是:根據(jù)現(xiàn)有的像增強(qiáng)器光電陰極制作方法無法滿足掃描條紋管光電陰極制作的要求，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計一種用于掃描條紋管的條形光電陰極制作方法。從根本上克服其制作技術(shù)中的的難題，達(dá)到作出合格的掃描條紋管的光電陰極，滿足高速成像和瞬態(tài)現(xiàn)象研究領(lǐng)域的特殊需求。
[0007]本發(fā)明的主要技術(shù)方案:本發(fā)明包含真空鍍膜機(jī)、鍍制機(jī)構(gòu)、陰極定位座、陰極制作設(shè)備、條形光柵擋板、銦錫合金擋板、陰極掛架及工藝流程，所述的工藝流程的具體操作:
A、蒸鍍材料除氣，鍍金屬膜前，將蒸鍍材料Cr、Cu、Ag分別裝入鍍膜機(jī)腔體的各個坩禍中，抽真空達(dá)2 X 10—Vba時，進(jìn)行10分鐘的除氣處理;B、安裝石英玻璃窗，將檢驗合格的石英玻璃窗，裝入鍍制機(jī)構(gòu)的臺階孔內(nèi)，在圓盤中，通過兩個U形桿安裝條形光柵擋板，通過調(diào)節(jié)螺母，使石英玻璃窗和條形光柵擋板的距離保持在0.3—0.6 mm的范圍；C、一次安裝鍍制機(jī)構(gòu)，把裝有石英玻璃窗和條形光柵擋板的鍍制機(jī)構(gòu)，裝在掛架托盤中；
D、鍍制金屬膜，關(guān)閉鍍膜機(jī)腔體，抽真空，壓強(qiáng)低于4X10—5mba時，開始鍍膜，蒸發(fā)速率設(shè)定為6 A/秒，按照第一層鍍Cr、第二層鍍Cu、第三層鍍Ag的順序進(jìn)行，厚度設(shè)定為第一層2000?3000A、第二層4000?5000A、第三層4000?5000A，當(dāng)每層厚度均達(dá)到設(shè)定值時，鍍制完畢，對鍍膜機(jī)腔體進(jìn)行放氣，真空度等于大氣壓時，取出鍍制機(jī)構(gòu);E、安裝鍍制銦錫擋板，從鍍制機(jī)構(gòu)上取下條形光柵擋板，裝入銦錫合金擋板，使石英玻璃窗和銦錫合金擋板的距離保持在0.2—0.5 mm的范圍;F、銦錫材料除氣，將粒度為I?3mm的氧化銦錫，按與步驟A相同的方法進(jìn)行除氣;G、二次安裝鍍制機(jī)構(gòu)，將裝有銦錫合金擋板的鍍制機(jī)構(gòu)，裝在掛架托盤中；H、鍍制銦錫合金基底，抽真空，壓強(qiáng)低于4X10—5mba，開始鍍膜，膜層厚度設(shè)定為25A，蒸發(fā)速率設(shè)定為I?3 A/秒，當(dāng)厚度達(dá)到設(shè)定值時，鍍制完畢，對鍍膜機(jī)腔體進(jìn)行放氣，真空度等于大氣壓時，取出鍍制機(jī)構(gòu)；1、安裝陰極定位座，把陰陰極定位座安裝到單層多電極電子光學(xué)系統(tǒng)的陰極環(huán)上，陰極定位座的定位槽中心應(yīng)對準(zhǔn)單層多電極電子光學(xué)系統(tǒng)上的消氣劑釘，并用止釘止緊;J、石英玻璃窗裝入陰極掛架，把鍍制有銦錫合金基底的石英玻璃窗，通過螺釘、彈簧片安裝到陰極掛架上，安裝時石英玻璃窗的條形光柵位置應(yīng)垂直于陰極掛架的定位凸塊;K、裝管，把帶石英玻璃窗的陰極掛架和帶陰極定位座的單層多電極電子光學(xué)系統(tǒng)的組合體，與陰極制作設(shè)備的法蘭盤密封連接，裝入封接腔體，通過陰極制作設(shè)備的機(jī)械傳遞機(jī)構(gòu)，把帶石英玻璃窗的陰極掛架送入陰極制作腔體，置于堿金屬蒸發(fā)器的上端，堿金屬蒸發(fā)器內(nèi)分別裝有K源、Na源、Cs源、Sb源，經(jīng)排氣通道抽真空，溫度達(dá)380°C排氣14小時，真空度達(dá)到I O—8mbar以下時，完成陰極制作前的準(zhǔn)備；
L、光電陰極制作，溫度200 °C ± 10 °C，將堿金屬蒸發(fā)器中的K源、Na源、Cs源、Sb源加初始電流，K 3安培、Na I安培、Cs 1.5安培、Sb 0.2安培，除氣3?5分鐘，開始制作:a、制作底層Na3Sb，調(diào)整Na源的電流，按0.3安培/分鐘的速率增加Na電流，觀察到光電流上升到與暗電流上升速率一致時，增加Sb電流，使Na和Sb充分反應(yīng)，當(dāng)光電流快速上升到最大值后又下降到最大值的30%?50%時，關(guān)閉Sb再關(guān)閉Na，形成底層Na3Sb ；b、制作中間層Na2KSb，1、按0.3安培/分鐘的速率增加K電流，使底層Na3Sb與K充分反應(yīng)，當(dāng)光電流快速上升到最大值后又下降到最大值的30%?50%時，關(guān)閉K，2、蒸鍍Sb，打開Sb，當(dāng)光電流快速上升到最大值后又下降到最大值的30%?50%時，關(guān)閉Sb，3、Sb、K同時蒸鍍，打開K，第一次光電流快速上升到最大值時開Sb，下降到最大值的30%時關(guān)Sb，第二次光電流快速上升到最大值時開Sb，下降到最大值的50%時關(guān)Sb，第三次光電流快速上升到最大值時開Sb，下降到最大值的80%時關(guān)Sb，第四次光電流快速上升到原最大值時開Sb，下降到最大值的90%時關(guān)Sb，重復(fù)第四次的操作，當(dāng)出現(xiàn)新的最大光電流值，并下降至略低于原最大值時，同時關(guān)閉Sb和K，4、交替蒸鍍，重復(fù)操作1、2、3程序五至六次，完成中間層Na2KSb的制作；c、制作表面層Cs3Sb，1、蒸鍍Cs，降溫至180°C?130°C之間，按0.3安培/分鐘的速率增加Cs電流，當(dāng)光電流快速上升到最大值后又下降到最大值的30%?50%時，關(guān)閉Cs，這樣進(jìn)行三至六次，2、蒸鍍Sb，按0.3安培/分鐘的速率增加Sb電流，當(dāng)光電流快速上升到最大值后又下降到最大值的30%?50%時，關(guān)閉Sb，3、Sb和Cs同時蒸鍍，打開Cs，當(dāng)光電流下降到最大值的30%?50%時，關(guān)閉Cs，隨后打開Sb，當(dāng)光電流下降到最大值的30%?50%時，關(guān)閉Sb，當(dāng)光電流又上升到新的最大值時，再打開Sb，當(dāng)光電流下降到最大值的30%?50%時，關(guān)閉Sb，重復(fù)蒸鍍Sb，直到5分鐘內(nèi)光電流無下降趨勢時，即完成表面層Cs3Sb的制作，此時光電陰極制作完畢;M、轉(zhuǎn)移陰極及封接，在溫度100?150 °C時，由陰極制作設(shè)備的機(jī)械傳遞機(jī)構(gòu)，把光電陰極制作完畢的陰極掛架送回封接腔體，與帶陰極定位座的單層多電極電子光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行對接，即陰極掛架座的定位凸塊裝入陰極定位座的定位槽中，通過預(yù)先填充在單層多電極電子光學(xué)系統(tǒng)端面的金屬銦，完成真空封接;N、取管，待設(shè)備內(nèi)溫度冷卻到室溫后，對封接腔體放氣，真空度等于大氣壓時，充入氮?dú)猓瑢ш帢O掛架和陰極定位座的掃描條紋管取出，而后卸下陰極掛架和陰極定位座;O、測試檢驗，對掃描條紋管的陰極靈敏度及光譜響應(yīng)區(qū)域進(jìn)行檢測，達(dá)到技術(shù)指標(biāo)的為合格，反之不合格。
[0008]本發(fā)明通過實(shí)施證明:完全達(dá)到研制的目，采用該制作方法，能夠較好地完成掃描條紋管的大尺寸條形光電陰極的制作，同時能有效地防止陰極制作中堿金屬對管中各電極、管壁及熒光屏的污染和毒化;制作出的光電陰極經(jīng)測試，膜層厚度均勻，成像清晰，陰極靈敏度達(dá)到25mA/W( 266nm)、40mA/ff(532nm)，光譜響應(yīng)范圍為200nm?700nm，空間分辨力達(dá)到181p/mm，能夠滿足掃描條紋管的技術(shù)性能要求，合格率在96%以上。
【附圖說明】
[0009]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)地描述。
[0010]圖1，是掃描條紋管的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖2，是掃描條紋管的石英玻璃窗I的示意圖，尺寸為Φ59.5mm。
[0012]圖3，是圖2的仰視圖，是掃描條紋管的光電陰極示意圖，形狀為長條形，尺寸為30mmX3.5mmo
[0013]圖4，是本發(fā)明的光電陰極結(jié)構(gòu)圖，以銦錫(In-Sn)合金薄膜的條形光柵為基底，底層為Na3 Sb、中間層為Na2K Sb、表面層為Cs3Sb。
[0014]圖5，是本發(fā)明的工藝流程圖。
[0015]圖6，是本發(fā)明的金屬膜、銦錫合金膜蒸鍍狀態(tài)示意圖。
[0016]圖7，是本發(fā)明鍍制機(jī)構(gòu)m的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖8，是本發(fā)明鍍制銦錫合金基底時，安裝銦錫合金擋板VI的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖9，是本發(fā)明的條形光柵擋板V示意圖，尺寸為30mmX3.5mm。
[0019 ]圖1O，是本發(fā)明的銦錫合金擋板VI示意圖，圓板上的條形孔尺寸為30mm X 3.5mm。
[0020]圖11，是本發(fā)明陰極定位座m與掃描條紋管的組裝圖。
[0021]圖12，是圖11的C向局部視圖。
[0022]圖13，是本發(fā)明裝有石英玻璃窗I的陰極掛架W的結(jié)構(gòu)主視圖。
[0023]圖14，是圖13的俯視圖。
[0024]圖15，是本發(fā)明的陰極掛架w和陰極定位座m的組合示意圖。
[0025]圖16，是本發(fā)明的陰極制作設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖17，是本發(fā)明的光電陰極靈敏度響應(yīng)曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]參照圖5、6，對本發(fā)明主要技術(shù)方案進(jìn)行說明:本發(fā)明包含真空鍍膜機(jī)1、鍍制機(jī)構(gòu)Π(見圖7)、陰極定位座ΙΠ(見圖11)、陰極制作設(shè)備IV(見圖16)、條形光柵擋板V (見圖9)、銦錫合金擋板VI(見圖10)、陰極掛架W(見圖13)及工藝流程(見圖5)，所述的工藝流程的具體操作:
A、蒸鍍材料除氣(見圖6)，鍍金屬膜前，將蒸鍍材料鉻(Cr)、銅(Cu)、銀(Ag)分別裝入鍍膜機(jī)腔體5的各個坩禍9中，抽真空達(dá)2 X 10—2mba時，進(jìn)行10分鐘的除氣處理；
材料:粉末狀金屬Cr、Cu、Ag，純度不低于99.999%
設(shè)備:真空鍍膜機(jī)
B、安裝石英玻璃窗(見圖7)，將檢驗合格的石英玻璃窗I，裝入鍍制機(jī)構(gòu)Π的臺階孔內(nèi)，在圓盤10中，通過兩個U形桿12安裝條形光柵擋板V，通過調(diào)節(jié)螺母14，使石英玻璃窗I和條形光柵擋板V的距離保持在0.3—0.6 mm的范圍；
C、一次安裝鍍制機(jī)構(gòu)(見圖6)，把裝有石英玻璃窗I和條形光柵擋板V的鍍制機(jī)構(gòu)Π(見圖7)，裝在掛架托盤6中；
D、鍍制金屬膜(見圖6)，關(guān)閉鍍膜機(jī)腔體5，抽真空，壓強(qiáng)低于4X10—5mba時，開始鍍膜，蒸發(fā)速率設(shè)定為5?8 A/秒，按照第一層鍍Cr、第二層鍍Cu、第三層鍍Ag的順序進(jìn)行，厚度設(shè)定為第一層2000?3000A、第二層4000?5000A、第三層4000?5000A，當(dāng)每層厚度均達(dá)到設(shè)定值時，鍍制完畢，對鍍膜機(jī)腔體5進(jìn)行放氣，真空度等于大氣壓時，取出鍍制機(jī)構(gòu)Π ;
E、安裝鍍制銦錫擋板，從鍍制機(jī)構(gòu)上取下條形光柵擋板V，裝入銦錫合金擋板VI(見圖8)，使石英玻璃窗I和銦錫合金擋板VI的距離保持在0.2—0.5 mm的范圍；
F、銦錫材料除氣，將粒度為I?3mm的氧化銦錫(in-Sn-Oxide)，按與步驟A相同的方法進(jìn)行除氣；
G、二次安裝鍍制機(jī)構(gòu)(見圖6)，將裝有銦錫合金擋板VI的鍍制機(jī)構(gòu)Π(見圖8)，裝在掛架托盤6中；
H、鍍制銦錫合金基底(見圖6)，抽真空，壓強(qiáng)低于4X10—5mba，開始鍍膜，膜層厚度設(shè)定為20?30 A，蒸發(fā)速率設(shè)定為I?3 A/秒，當(dāng)厚度達(dá)到設(shè)定值時，鍍制完畢，對鍍膜機(jī)腔體5進(jìn)行放氣，真空度等于大氣壓時，取出鍍制機(jī)構(gòu)；
1、安裝陰極定位座(見圖11、12)，把陰陰極定位座m安裝到單層多電極電子光學(xué)系統(tǒng)3的陰極環(huán)19上，陰極定位座的定位槽18中心應(yīng)對準(zhǔn)單層多電極電子光學(xué)系統(tǒng)3上的消氣劑釘16，并用止釘17止緊；
J、石英玻璃窗裝入陰極掛架(見圖13、14)，把鍍制有銦錫合金基底的石英玻璃窗I，通過螺釘22、彈簧片21安裝到陰極掛架W上，安裝時石英玻璃窗I的條形光柵位置應(yīng)垂直于陰極掛架的定位凸塊13; K、裝管(見圖16)，把帶石英玻璃窗I的陰極掛架νπ和帶陰極定位座m的單層多電極電子光學(xué)系統(tǒng)的組合體(見圖15)25，與陰極制作設(shè)備IV的法蘭盤24密封連接，裝入封接腔體30，通過陰極制作設(shè)備的機(jī)械傳遞機(jī)構(gòu)28，把帶石英玻璃窗I的陰極掛架送入陰極制作腔體29，置于堿金屬蒸發(fā)器26的上端，堿金屬蒸發(fā)器內(nèi)分別裝有鉀(K)源、鈉(Na)源、銫(Cs)源、銻(Sb)源，經(jīng)排氣通道27抽真空，溫度達(dá)380 °C排氣14小時，真空度達(dá)到10—Vbar以下時，完成陰極制作前的準(zhǔn)備；
L、光電陰極制作，溫度200 °C ± 10 °C，將堿金屬蒸發(fā)器26中的K源、Na源、Cs源、Sb源加初始電流，K 3安培、Na I安培、Cs 1.5安培、Sb 0.2安培，除氣3?5分鐘，開始制作:
a、制作底層Na3Sb，調(diào)整Na源的電流，按0.3安培/分鐘的速率增加Na電流，觀察到光電流上升到與暗電流上升速率一致時，增加Sb電流，使Na和Sb充分反應(yīng)，當(dāng)光電流快速上升到最大值后又下降到最大值的30%?50%時，關(guān)閉Sb再關(guān)閉Na，形成底層Na3Sb;
b、制作中間層Na2KSb，1、按0.3安培/分鐘的速率增加K電流，使底層Na3Sb與K充分反應(yīng)，當(dāng)光電流快速上升到最大值后又下降到最大值的30%?50%時，關(guān)閉1(。2、蒸鍍Sb，打開Sb，當(dāng)光電流快速上升到最大值后又下降到最大值的30%?50%時，關(guān)閉Sb。3、Sb、K同時蒸鍍，打開K，第一次光電流快速上升到最大值時開Sb，下降到最大值的30%時關(guān)Sb，第二次光電流快速上升到最大值時開Sb，下降到最大值的50%時關(guān)Sb，第三次光電流快速上升到最大值時開Sb，下降到最大值的80%時關(guān)Sb，第四次光電流快速上升到原最大值時開Sb，下降到最大值的9 O %時關(guān)S b，重復(fù)第四次的操作，當(dāng)出現(xiàn)新的最大光電流值，并下降至略低于原最大值時，同時關(guān)閉交替蒸鍍，重復(fù)操作1、2、3程序五至六次，完成中間層Na2KSb的制作；
C、制作表面層&613，1、蒸鍍(^，降溫至180°(:?130°(:之間，按0.3安培/分鐘的速率增加Cs電流，當(dāng)光電流快速上升到最大值后又下降到最大值的30%?50%時，關(guān)閉Cs，這樣進(jìn)行3?6次，2、蒸鍍Sb，按0.3安培/分鐘的速率增加Sb電流，當(dāng)光電流快速上升到最大值后又下降到最大值的30%?50%時，關(guān)閉Sb，3、Sb和Cs同時蒸鍍，打開Cs，當(dāng)光電流下降到最大值的30%?50%時，關(guān)閉Cs，隨后打開Sb，當(dāng)光電流下降到最大值的30%?50%時，關(guān)閉Sb，當(dāng)光電流又上升到新的最大值時，再打開Sb，當(dāng)光電流下降到最大值的30%?50%時，關(guān)閉Sb，重復(fù)蒸鍍Sb，直到5分鐘內(nèi)光電流無下降趨勢時，即完成表面層Cs3Sb的制作，此時光電陰極制作完畢；
設(shè)備:陰極制作設(shè)備
儀器:光電流測試儀
M、轉(zhuǎn)移陰極及封接(見圖16)，在溫度100?150°C時，由陰極制作設(shè)備的機(jī)械傳遞機(jī)構(gòu)28，把光電陰極制作完畢的陰極掛架(見圖13、14)送回封接腔體30，與帶陰極定位座的單層多電極電子光學(xué)系統(tǒng)3進(jìn)行對接，即陰極掛架座的定位凸塊13(見圖14)裝入陰極定位座m的定位槽18中(見圖12)，通過預(yù)先填充在單層多電極電子光學(xué)系統(tǒng)3端面的金屬銦31(見圖15)，完成真空封接；
N、取管，待設(shè)備內(nèi)溫度冷卻到室溫后，對封接腔體30放氣，真空度等于大氣壓時，充入氮?dú)猓瑢ш帢O掛架w和陰極定位座m的掃描條紋管取出，而后卸下陰極掛架和陰極定位座；
O、測試檢驗，對掃描條紋管的陰極靈敏度及光譜響應(yīng)區(qū)域進(jìn)行檢測，達(dá)到區(qū)域在200nm?700nm范圍、光電陰極靈敏度在2511^/1(266111]1)、4011^/1(532111]1)、空間分辨力18]^/臟的為合格，反之不合格(見圖17)。儀器:光譜響應(yīng)測試儀。
[0028]參照圖6，所述的鍍制機(jī)構(gòu)Π的結(jié)構(gòu)(見圖7)是，在大圓鍍盤10上互成WOt3的位置，根據(jù)石英玻璃窗I直徑的大小，分別開有三個相應(yīng)的臺階孔，大圓鍍盤10下方由三根柱11支撐，大圓鍍盤上方中間裝有一個提釘15，在每個臺階孔沿直徑方向的兩端，通過螺母14連接兩個U形桿I2，u形桿用于安裝鍍制金屬膜擋板;所述的陰極定位座m的形狀(見圖11、12)，是邊緣帶一個定位槽18的圓環(huán)帶;所述的陰極掛架W(見圖13)，是普通的陰極掛架，由掛架座20、由彈簧片21、螺釘22、掛鉤23組成;所述的真空鍍膜機(jī)I，是普通的真空鍍膜機(jī)，由腔體5、蒸鍍機(jī)構(gòu)Π(專用)、掛架托盤6、行星旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)7、蒸發(fā)源控制板8、坩禍9等組成;所述的陰極制作設(shè)備IV(見圖16)，是普通的陰極制作設(shè)備，由封接腔體30、陰極制作腔體29、機(jī)械傳遞機(jī)構(gòu)28、排氣通道27、堿金屬蒸發(fā)器26、法蘭盤24等組成;所述的K源、Na源、Cs源、Sb源，是直接購置的國家電真空行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品；所述的鍍制機(jī)構(gòu)、陰極定位座、銦錫合金擋板、條形光柵擋板，均用電真空金屬材料制取。
[0029]本發(fā)明已在本公司投入實(shí)施，完全達(dá)到研制的目。
【主權(quán)項】
1.一種用于掃描條紋管的光電陰極制作方法，其特征在于:包含真空鍍膜機(jī)(I)、鍍制機(jī)構(gòu)(Π)、陰極定位座(m)、陰極制作設(shè)備(IV)、條形光柵擋板(V)、銦錫合金擋板(VI)、陰極掛架(W)及工藝流程，所述的工藝流程的具體操作: A、蒸鍍材料除氣，鍍金屬膜前，將蒸鍍材料Cr、Cu、Ag分別裝入鍍膜機(jī)腔體(5)的各個坩禍(9)中，抽真空達(dá)2X10—2mba時，進(jìn)行10分鐘的除氣處理； B、安裝石英玻璃窗，將檢驗合格的石英玻璃窗(I)，裝入鍍制機(jī)構(gòu)(Π)的臺階孔內(nèi)，在圓盤10中，通過兩個U形桿(12)安裝條形光柵擋板(V)，通過調(diào)節(jié)螺母(14)，使石英玻璃窗(I)和條形光柵擋板(V )的距離保持在0.3—0.6 mm的范圍； C、一次安裝鍍制機(jī)構(gòu)，把裝有石英玻璃窗(10)和條形光柵擋板(V)的鍍制機(jī)構(gòu)(Π )，裝在掛架托盤(6)中； D、鍍制金屬膜，關(guān)閉鍍膜機(jī)腔體(5)，抽真空，壓強(qiáng)低于4X10—5mba時，開始鍍膜，蒸發(fā)速率設(shè)定為6 A/秒，按照第一層鍍Cr、第二層鍍Cu、第三層鍍Ag的順序進(jìn)行，厚度設(shè)定為第一層2000?3000A、第二層4000?5000A、第三層4000?5000A，當(dāng)每層厚度均達(dá)到設(shè)定值時，鍍制完畢，對鍍膜機(jī)腔體(5)進(jìn)行放氣，真空度等于大氣壓時，取出鍍制機(jī)構(gòu)(Π); E、安裝鍍制銦錫擋板，從鍍制機(jī)構(gòu)上取下條形光柵擋板(V)，裝入銦錫合金擋板(VI)，使石英玻璃窗(I)和銦錫合金擋板(VI)的距離保持在0.2—0.5 mm的范圍； F、銦錫材料除氣，將粒度為I?3mm的氧化銦錫，按與步驟A相同的方法進(jìn)行除氣； G、二次安裝鍍制機(jī)構(gòu)，將裝有銦錫合金擋板(VI)的鍍制機(jī)構(gòu)(Π)，裝在掛架托盤(6)中； H、鍍制銦錫合金基底，抽真空，壓強(qiáng)低于4X 10—5mba，開始鍍膜，膜層厚度設(shè)定為25A，蒸發(fā)速率設(shè)定為I?3 A/秒，當(dāng)厚度達(dá)到設(shè)定值時，鍍制完畢，對鍍膜機(jī)腔體(5)進(jìn)行放氣，真空度等于大氣壓時，取出鍍制機(jī)構(gòu)； 1、安裝陰極定位座，把陰陰極定位座(ΙΠ)安裝到單層多電極電子光學(xué)系統(tǒng)(3)的陰極環(huán)(19)上，陰極定位座的定位槽(18)中心應(yīng)對準(zhǔn)單層多電極電子光學(xué)系統(tǒng)(3)上的消氣劑釘(16)，并用止釘(17)止緊； J、石英玻璃窗裝入陰極掛架，把鍍制有銦錫合金基底的石英玻璃窗(I)，通過螺釘(22)、彈簧片(21)安裝到陰極掛架(W)上，安裝時石英玻璃窗(I)的條形光柵位置應(yīng)垂直于陰極掛架的定位凸塊(13); K、裝管，把帶石英玻璃窗(I)的陰極掛架(W)和帶陰極定位座(ΙΠ)的單層多電極電子光學(xué)系統(tǒng)的組合體(25)，與陰極制作設(shè)備(IV)的法蘭盤(24)密封連接，裝入封接腔體(30)，通過陰極制作設(shè)備的機(jī)械傳遞機(jī)構(gòu)(28)，把帶石英玻璃窗(I)的陰極掛架送入陰極制作腔體(29)，置于堿金屬蒸發(fā)器(26)的上端，堿金屬蒸發(fā)器內(nèi)分別裝有K源、Na源、Cs源、Sb源，經(jīng)排氣通道(27)抽真空，溫度達(dá)380 °C排氣14小時，真空度達(dá)到10—8mbar以下時，完成陰極制作前的準(zhǔn)備； L、光電陰極制作，溫度200 °C ± 1 °C，將堿金屬蒸發(fā)器(26 )中的K源、Na源、Cs源、Sb源加初始電流，K 3安培、Na I安培、Cs 1.5安培、Sb 0.2安培，除氣3?5分鐘，開始制作:a、制作底層Na3Sb，調(diào)整Na源的電流，按0.3安培/分鐘的速率增加Na電流，觀察到光電流上升到與暗電流上升速率一致時，增加Sb電流，使Na和Sb充分反應(yīng)，當(dāng)光電流快速上升到最大值后又下降到最大值的30%?50%時，關(guān)閉Sb再關(guān)閉Na，形成底層Na3Sb; b、制作中間層Na2KSb，1、按0.3安培/分鐘的速率增加K電流，使底層Na3Sb與K充分反應(yīng)，當(dāng)光電流快速上升到最大值后又下降到最大值的30%?50%時，關(guān)閉K，2、蒸鍍Sb，打開Sb，當(dāng)光電流快速上升到最大值后又下降到最大值的30%?50%時，關(guān)閉Sb，3、Sb、K同時蒸鍍，打開K，第一次光電流快速上升到最大值時開Sb，下降到最大值的30%時關(guān)Sb，第二次光電流快速上升到最大值時開Sb，下降到最大值的50%時關(guān)Sb，第三次光電流快速上升到最大值時開Sb，下降到最大值的80%時關(guān)Sb，第四次光電流快速上升到原最大值時開Sb，下降到最大值的90%時關(guān)Sb，重復(fù)第四次的操作，當(dāng)出現(xiàn)新的最大光電流值，并下降至略低于原最大值時，同時關(guān)閉Sb和K，4、交替蒸鍍，重復(fù)操作1、2、3程序五至六次，完成中間層Na2KSb的制作;c、制作表面層Cs3Sb，1、蒸鍍Cs，降溫至180 °C?130 °C之間，按0.3安培/分鐘的速率增加Cs電流，當(dāng)光電流快速上升到最大值后又下降到最大值的30%?50%時，關(guān)閉Cs，這樣進(jìn)行三至六次，2、蒸鍍Sb，按0.3安培/分鐘的速率增加Sb電流，當(dāng)光電流快速上升到最大值后又下降到最大值的30%?50%時，關(guān)閉Sb，3、Sb和Cs同時蒸鍍，打開Cs，當(dāng)光電流下降到最大值的30%?50%時，關(guān)閉Cs，隨后打開Sb，當(dāng)光電流下降到最大值的30%?50%時，關(guān)閉Sb，當(dāng)光電流又上升到新的最大值時，再打開Sb，當(dāng)光電流下降到最大值的30%?50%時，關(guān)閉Sb，重復(fù)蒸鍍Sb，直到5分鐘內(nèi)光電流無下降趨勢時，即完成表面層Cs3Sb的制作，此時光電陰極制作完畢； M、轉(zhuǎn)移陰極及封接，在溫度100?150 °C時，由陰極制作設(shè)備的機(jī)械傳遞機(jī)構(gòu)(28 )，把光電陰極制作完畢的陰極掛架送回封接腔體(30)，與帶陰極定位座的單層多電極電子光學(xué)系統(tǒng)(3)進(jìn)行對接，即陰極掛架座的定位凸塊(13)裝入陰極定位座(ΙΠ)的定位槽(18)中，通過預(yù)先填充在單層多電極電子光學(xué)系統(tǒng)(3)端面的金屬銦(31)，完成真空封接； N、取管，待設(shè)備內(nèi)溫度冷卻到室溫后，對封接腔體(30)放氣，真空度等于大氣壓時，充入氮?dú)?，將帶陰極掛架(W)和陰極定位座(ΙΠ)的掃描條紋管取出，而后卸下陰極掛架和陰極定位座； O、測試檢驗，對掃描條紋管的陰極靈敏度及光譜響應(yīng)區(qū)域進(jìn)行檢測，達(dá)到技術(shù)指標(biāo)的為合格，反之不合格。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于掃描條紋管的光電陰極制作方法，其特征在于:所述的鍍制機(jī)構(gòu)(Π)的結(jié)構(gòu)是，在大圓鍍盤(10)上互成WOt3的位置，根據(jù)石英玻璃窗(I)直徑的大小，分別開有三個相應(yīng)的臺階孔，大圓鍍盤(10)下方由三根柱(11)支撐，大圓鍍盤上方中間裝有一個提釘(15)，在每個臺階孔沿直徑方向的兩端，通過螺母(14)連接兩個U形桿(12)，U形桿用于安裝鍍制金屬膜擋板。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于掃描條紋管的光電陰極制作方法，其特征在于:所述的陰極定位座(m)的形狀，是邊緣帶一個定位槽(18)的圓環(huán)帶。
【文檔編號】H01J9/12GK105845528SQ201610214552
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年4月8日
【發(fā)明人】張昆林, 馮云祥, 陳其均, 楊文波, 刀麗純, 靳英坤
【申請人】北方夜視技術(shù)股份有限公司