一種條紋變像管的制備方法技術

本發明專利技術涉及光電器件技術領域，尤其涉及一種條紋變像管的制作方法。該條紋變像管的制作方法包括：1)組件準備、2)組件裝調、3)陰極制作，其改進之處是：還包括步驟4)轉移銦封；采用轉移系統熱銦封制作條紋變像管可極大地避免光電陰極制作過程中陰極蒸發源對器件其他電極組件的污染，進而降低噪聲，提高光電陰極的均勻性以及條紋變像管的動態范圍。采用獨特的真空密封結構可提高器件真空密封的成功率。該專利所涉及方法還可用于光電倍增管、像增強器、增強型圖像耦合器等各種真空光電器件的研究和生產。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及光電器件
，尤其涉及一種條紋變像管的制作方法。
技術介紹
條紋變像管是一種具有皮秒甚至飛秒級時間分辨能力、微米級空間分辨能力的高端光電器件，在科學與
有著廣泛的應用。例如，在同步福射光源、正負電子對撞機等大科學裝置中對超短電子束脈沖寬度的測量，在高溫高密度等離子體研究中對等離子體的形成過程及特性的診斷，在生物醫學中對細胞的熒光壽命測量等。條紋變像管主要由輸入端、光電陰極、加速柵極、聚焦電極、偏轉電極、倍增電極和熒光屏組成，其中光電陰極沉積于輸入端入射窗內表面。條紋變像管的工作原理是探測目標照射入射窗并轟擊光電陰極層，將入射的光子轉換為電子，電子在加速、聚焦、偏轉等過程后將入射光的時間變化特性轉化為空間變化特性，進一步經過倍增電極實現對電子信號的放大并通過熒光屏實現對信號的探測。條紋變像管的制作過程主要包括組件準備、組件裝調、陰極制作以及真空密封等四個步驟。其中組件準備包括對組件的加工、清洗、封接等工藝過程;組件裝調主要包括對各組件按照設計要求進行裝架，對裝架完成的部件進行像質檢測，對滿足像質要求的組件進一步焊接與真空檢漏；陰極制作是在輸入端的入射窗上進行光電陰極薄膜的沉積;最后進行真空密封完成整個條紋變像管的制作。條紋變像管在制作之前首先需在理論上進行嚴格的電子光學設計和結構設計，保證制作的條紋變像管具有高的時空分辨能力，專利CN102064073B提出了一種大動態條紋變像管的結構，可實現小于Ips(皮秒)的時間分辨和551p/mm(對線每毫米)的高空間分辨能力。在條紋變像管的制作工藝方面，專利CN103077873A提出了一種條紋變像管的裝配方法，可提高裝配過程中各組件的位置精度。傳統的條紋變像管采用非轉移系統制作，制作過程是將組件裝調完畢后，利用激光焊接的工藝將各組件及入射窗焊接形成一個整體，條紋變像管所有組件都置于管殼內部，在管殼邊緣預留用于真空排氣的玻璃管以及用于光電陰極源蒸發的玻璃管。然后將該管殼置于非轉移系統中，通過玻璃管對管殼內部進行真空排氣，并進行光電陰極膜層的蒸發。陰極制作完成后高溫加熱使玻璃管融化實現條紋變像管的真空密封。這種條紋變像管的制作方法主要缺點是:I)由于所有組件都在一個管殼內部，在光電陰極制作過程中，多余的光電陰極材料將沉積于電極組件上，造成其他組件的污染，受污染的電極組件在雜散光的作用下也會發射光電子，從而導致背景噪聲增大，降低條紋變像管的信噪比、動態范圍等重要性能參數。2)條紋變像管在工作過程中通常需要施加幾千伏以上的高壓，如果電極組件受到污染，往往會出現高壓打火的現象，導致條紋變像管不能正常工作。3)采用將玻璃管封離真空系統的方法具有很大的不確定性，容易導致密封過程中的漏氣現象，使整個條紋變像管的制作失敗，降低了條紋變像管制作的成功率，浪費了人力和物力。
技術實現思路
為了解決上述條紋變像管制作存在的缺點，本專利技術提供了一種能降低噪聲，提高動態范圍和制作的成功率，同時能夠避免電極高壓下打火現象條紋變像管的制備方法。本專利技術的技術方案如下:本專利技術提出了，包括以下步驟:1)組件準備、2)組件裝調、3)陰極制作，其特征在于:還包括步驟4)轉移銦封；所述轉移銦封的具體步驟是:4.1)化銦;將銦封腔室的溫度設置為120°至130°之間，等待溫度穩定后，觀察銦封腔室內管殼頂部銦封環內銦錫合金的融化狀態，待銦錫合金呈液體狀，則進行步驟4.2);反之繼續等待；4.2)陰極轉移與銦封;將輸入端通過磁力傳遞桿從陰極制作室轉移至銦封腔室，觀察輸入端邊緣的上銦封結構以及管殼頂端的下銦封結構，保證兩者對齊后將輸入端緩慢落下，使得上銦封結構浸入到填充有銦錫合金的下銦封結構內部，將輸入端與管殼固定連接；4.3)對銦封腔室開始降溫，銦錫合金凝固，條紋變像管制作完成。上述步驟I)的具體步驟是:1.1)輸入端的準備;首先將金屬盤與入射窗高頻封接，形成輸入端;對輸入端進行高溫退火;然后對輸入端依次進行去油劑、酒精、去離子水超聲清洗;最后對輸入端進行真空檢漏，保證真空漏率小于10—1()Pa/L.S;1.2)管殼與電極組件的準備;對電極組件、銦封環和管殼進行高溫退火處理，然后分別依次進行去油劑、酒精、去離子水超聲清洗;所述電極組件包括加速柵極、聚焦電極、偏轉電極、電子倍增極以及熒光屏；1.3)陰極組件的準備;預先準備好堿金屬蒸發源和金屬銻蒸發源；1.4)銦封材料的準備;對銦錫合金依次進行去油劑、酒精、去離子水超聲清洗;然后對銦錫合金在600°C高溫下進行一次融化，形成與銦封環一致的形狀;最后再次清洗銦錫I=IO上述步驟2)的具體步驟是:2.1)首先，將電極組件利用胎具進行裝架和固定，其中管殼內部金屬與金屬之間的固定采用交流點焊工藝，玻璃管殼與金屬之間固定與密封采用高頻封接工藝，不同管殼之間的連接采用激光焊接工藝；2.2)選擇一種金屬光電陰極，利用入射光照射光電陰極產生光電子，光電子在電極組件的作用下在熒光屏上成像，通過顯微鏡確定圖像是否在熒光屏中心，并對像質分辨率和畸變進行判斷，經過多次微調各電極組件的位置實現裝架；2.3)將所有電極組件和管殼再次進行焊接和加固，并進行真空檢漏，保證管殼內真空漏率小于10-1()Pa/L.S;2.4)將銦錫合金放入銦封環內；2.5)利用交流點焊機將堿金屬蒸發源和金屬銻蒸發源固定于管殼接線柱上，用于從真空室外對堿金屬蒸發源和金屬銻蒸發源施加電流。上步驟3)具體步驟是:3.1)真空排氣;將裝調完成的管殼放入真空轉移系統的銦封腔室內，將輸入端及堿金屬蒸發源和金屬銻蒸發源放入轉移系統的陰極制作腔室內，利用機械栗、分子栗和離子栗的三級真空排氣系統進行真空排氣，使所有組件處于高真空環境中，真空度值大于2X10—6Pa;3.2)高溫烘烤;對真空室進行高溫烘烤，烘烤溫度為350°C，烘烤時間為10小時以上；3.3)堿金屬蒸發源除氣；利用電流源對陰極蒸發源緩慢施加電流，在電流加熱的作用下蒸發源混合物中的氣體被釋放出來；3.4)采用電流加熱使堿金屬還原的工藝實現多層陰極薄膜的沉積;具體步驟為:3.4.1)將陰極制作腔室的溫度設置為200°C，溫度穩定后，同時生長金屬銻膜和堿金屬鉀膜，并觀察光電流的變化，當光電流達到最大時，K膜與Sb膜反應完全生成了SbK3膜層；3.4.2)進行鈉膜的生長，并交替生長金屬銻膜和堿金屬鉀膜，觀察光電流的變化，當光電流達到最大時，表明形成了化學式為Na2KSb的陰極；3.4.3)進行銫膜的生長，并觀察光電流的變化，光電流最大時，光電陰極層形成，此時光電陰極層的化學式為Na2KSb(Cs)。本專利技術的優點是:I)本專利技術采用轉移陰極制作方法，陰極制作與真空密封被隔離在兩個不同的真空腔室內，可極大地避免光電陰極制作過程中陰極材料對其他電極組件的污染，減少電極在高壓下打火的現象，降低噪聲，提高動態范圍。2)本專利技術的方法采用獨特的銦封結構可保證條紋變像管真空密封的成品率，為條紋變像管的進一步產業化奠定基礎。3)本專利技術的方法可用于光電倍增管、條紋變像管、像增強器、增強型圖像傳感器等各種真空光電器件的研究和生產。【附圖說明】圖1為條紋變像管結構示意圖；圖2為制備工藝流程圖；圖3為光電陰極制作過程中光電流的變化；圖4為本專利技術方法制作的條紋本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種條紋變像管的制備方法，包括以下步驟：1)組件準備、2)組件裝調、3)陰極制作，其特征在于：還包括步驟4)轉移銦封；所述轉移銦封的具體步驟是：4.1)化銦；將銦封腔室的溫度設置為120°至130°之間，等待溫度穩定后，觀察銦封腔室內管殼頂部銦封環內銦錫合金的融化狀態，待銦錫合金呈液體狀，則進行步驟4.2)；反之繼續等待；4.2)陰極轉移與銦封；將輸入端通過磁力傳遞桿從陰極制作室轉移至銦封腔室，觀察輸入端邊緣的上銦封結構以及管殼頂端的下銦封結構，保證兩者對齊后將輸入端緩慢落下，使得上銦封結構浸入到填充有銦錫合金的下銦封結構內部，將輸入端與管殼固定連接；4.3)對銦封腔室開始降溫，銦錫合金凝固，條紋變像管制作完成。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：王興，田進壽，白永林，賽小峰，段東平，盧裕，徐向宴，韋永林，雷鳴軒，張鐵，董改云，王俊鋒，溫文龍，劉虎林，辛麗偉，
申請(專利權)人：中國科學院西安光學精密機械研究所，
類型：發明
國別省市：陜西;61