一種電極引線單元、真空光電器件及其制作方法技術

本發明專利技術屬于光電器件技術領域，涉及一種電極引線單元、真空光電器件及其制作方法。該電極引線單元包括玻璃基板、玻璃管殼和多個電極引線；玻璃管殼熔接于玻璃基板的表面；電極引線分布于玻璃管殼與玻璃基板的熔接面上，電極引線一端位于玻璃管殼的內側，電極引線的另一端位于玻璃管殼的外側。本發明專利技術制作的電極引線單元以及不受陽極末端可伐合金絲直徑的限制，因此可制作具有上百個讀出通道的真空光電器件。電極尺寸最小可以到數十微米，利于實現高密度電極引線的制作，適用于混合型光電探測器、多陽極光電倍增管等多種真空光電器件，在高能物理、宇宙探測、微光夜視、醫療儀器等多個領域有廣泛的應用前景。

Electrode lead unit, vacuum photoelectric device and manufacturing method thereof

The invention belongs to the technical field of photoelectric devices, and relates to an electrode lead unit, a vacuum photoelectric device and a manufacturing method thereof. The electrode wire unit comprises a glass substrate, a glass shell and a plurality of electrode wire; the surface of the glass tube shell welding on the glass substrate; the electrode lead distribution in the glass tube shell and glass substrate welding on the surface of electrode wire is located at one end of the inner side of the glass shell, the other end of the glass tube shell outer electrode wire the. The electrode lead unit produced by the invention and the limitation of the diameter of the wire can be cut without the anode end, so a vacuum photoelectric device with hundreds of readout channels can be made. The size of the electrode can to tens of microns to a minimum, to achieve high density electrode wire, suitable for mixed type photoelectric detector, mapmt vacuum and other optoelectronic devices, and has wide application prospect in high-energy physics, space exploration, night vision, medical instruments and other fields.

【技術實現步驟摘要】
一種電極引線單元、真空光電器件及其制作方法
本專利技術屬于光電器件
，涉及一種電極引線單元、真空光電器件及其制作方法。
技術介紹
真空光電器件由于其優異的性能，如高靈敏度、快時間響應、大有效面積、低暗電流以及優良的環境適應性等，在高能物理、天文物理、醫療儀器、激光雷達、微光夜視、環境監測和等離子體診斷等多個領域有重要的應用，是光電探測器件的一個重要分支。真空光電器件主要由入射窗、光電陰極、電子光學系統、電子倍增器、陽極組成。其中光電陰極附著于入射窗上，用于將入射的光信號轉化為電信號；電子光學系統主要實現對電子的加速、聚焦和偏轉等功能；電子倍增器可產生很大的電子增益，用于對電信號的放大；陽極用于接收和讀出最終的信號。由于真空光電器件是一種真空密封的探測器件，為了與外部電路連接進行信號采集與處理，必須有電極引線聯通器件內部電極與外部電路，因此電極引線的制作是真空光電器件制備的一個重要工藝過程。圖1是傳統的微通道板光電探測器件的結構示意圖，包括入射窗11、光電陰極12、微通道板13、陽極14、芯柱15、電極連接線16、管殼17和在芯柱上焊接的可伐合金絲18。其中入射窗11、管殼17和芯柱15通過真空封接工藝密封，光電陰極12、微通道板13和陽極14均置于真空中。可伐合金絲通過高溫熔接的方式與芯柱玻璃焊接，可伐合金絲的一端置于真空內部，通過電極引線17與光電探測器件的各電極連接，可伐合金絲的另一端置于真空外部，可與外部電路連接進行信號的探測。在專利CN101877297A、CN105424176A、CN103915311A、CN104733272A、US6285018B1中，真空光電器件電極引線是通過器件底部的芯柱連接的，其中芯柱的作用是支撐各電極零件以及電極引出，電極引線的作用是電流導通。這種電極引線制作的具體實現方式是：第一，形成芯柱。芯柱由玻璃和可伐合金絲高溫熔接而成，可伐合金絲由鐵鎳鈷金屬組成，直徑約1毫米，其熱膨脹系數與玻璃相近。在高溫下，玻璃的焊接面熔融軟化并與可伐合金絲表面的氧化層發生反應，形成冶金結合面，從而可獲得很好的氣密封接結構。第二，連接電極引線。電極引線的一側與器件內各電極零件，如陰極、電子倍增極、陽極等通過金屬點焊工藝連接，電極引線的另一側與芯柱中的可伐合金絲點焊連接，在器件內運動的電子最終通過引線和芯柱導出。最后，芯柱與器件的其他部分封接，形成真空密封的環境。這種制作電極引線的工藝較容易實現，且生產成本低，但存在以下幾個問題：1、芯柱的制作需要首先在可伐合金絲表面形成氧化層然后再與玻璃熔接，這些過程對工藝的溫度、時間、氣氛等均有嚴格的要求，工藝參數控制不當極易直接導致熔接失敗或者器件在后續使用過程由于慢漏氣引起器件性能的降低，因此可靠性受到限制。2、由于可伐合金絲與玻璃熱膨脹系數之間的差異，器件在高溫下進行光電陰極激活工藝時，會因為熱應力不能有效釋放而導致芯柱炸裂，從而造成器件制作的失敗，因此器件制備的成功率不能得到保障。3、由于可伐合金絲直徑的限制，如果要制作高密度的電極引線(如大于256個電極)，將使芯柱的體積成倍增大，器件重量增加，且一旦出現漏氣現象也很難檢測，增加了器件制作的難度和成本。綜上所述，真空光電器件的制作依賴于高效、可靠的電極引線制作方法；在一些新型的真空光電器件中，例如混合型光電探測器或者高時空分辨率的多陽極微通道型光電倍增管，需要上百個甚至更多的電極引線。因此，現有的真空光電器件制作方法難以滿足需求，尤其不能用于制作多通道高位置分辨率的真空光電器件。
技術實現思路
為了解決現有的真空光電器件制作方法無法滿足多電極引線需求的技術問題，本專利技術提供一種電極引線單元、真空光電器件及其制作方法。本專利技術的技術解決方案是：一種電極引線單元，其特殊之處在于：包括玻璃基板、玻璃管殼和多個電極引線；所述玻璃管殼熔接于玻璃基板的表面；所述電極引線分布于玻璃管殼與玻璃基板的熔接面上，電極引線一端位于玻璃管殼的內側，電極引線的另一端位于玻璃管殼的外側。較佳的，上述電極引線是在玻璃基板上采用半導體工藝制作的條狀的金屬薄膜。較佳的，上述金屬薄膜為單一金屬薄膜或者多種金屬薄膜的堆疊結構。本專利技術還提供一種電極引線單元的制作方法，其特殊之處在于：包括以下步驟：1)準備玻璃基板；2)制作電極引線：采用半導體工藝在玻璃基板上制作電極引線；所述電極引線為單一金屬薄膜或者多種金屬薄膜的堆疊結構；3)熔接玻璃管殼：在玻璃基板上的玻璃管殼的安裝部位涂覆低熔點玻璃粉，玻璃粉的涂覆寬度大于玻璃管殼的厚度且小于電極引線的長度；將玻璃粉加熱固化后形成玻璃膠；將玻璃管殼放置于玻璃膠上，使電極引線一端位于玻璃管殼內側，電極引線的另一端位于玻璃管殼的外側；在真空爐內加熱使玻璃管殼與玻璃基板通過玻璃膠粘接在一起；降溫后取出，完成電極引線單元的制作。較佳的，上述電極引線單元的制作方法還包括步驟4)對制作好的電極引線單元進行真空檢漏。本專利技術還提供一種基于上述電極引線單元的真空光電器件，包括入射窗、陰極單元和陽極單元，其特殊之處在于：還包括電極引線單元；所述電極引線單元包括玻璃基板、玻璃管殼和多個電極引線；所述玻璃管殼熔接于玻璃基板的表面；所述電極引線分布于玻璃管殼與玻璃基板的熔接面上；所述電極引線一端位于玻璃管殼的內側，通過電極連接線與陽極單元相連；所述電極引線的另一端位于玻璃管殼的外側；所述入射窗位于玻璃管殼的頂部，所述入射窗、玻璃管殼和玻璃基板共同圍成密閉的真空腔，所述陽極單元和陰極單元均位于真空腔內；所述陽極單元固定于玻璃基板上，所述陰極單元固定于入射窗底部。較佳的，上述陽極單元是在玻璃基板上采用半導體工藝制作的陽極陣列；所述陽極陣列與光電陰極之間安裝有微通道板。較佳的，上述陽極單元是固定于玻璃基板上的半導體光電探測元件。本專利技術還提供一種基于上述電極引線單元的真空光電器件的制作方法，其特殊之處在于：包括以下步驟：1)準備玻璃基板；2)制作電極引線：采用半導體工藝在玻璃基板上制作電極引線；所述電極引線為單一金屬薄膜或者多種金屬薄膜的堆疊結構；3)采用半導體工藝在玻璃基板上制作陽極陣列；4)熔接玻璃管殼：在玻璃基板上的玻璃管殼的安裝部位涂覆低熔點玻璃粉，玻璃粉的涂覆寬度大于玻璃管殼的厚度且小于電極引線的長度；將玻璃粉加熱固化后形成玻璃膠；將玻璃管殼放置于玻璃膠上，使電極引線一端位于玻璃管殼內側，電極引線的另一端位于玻璃管殼的外側；在真空爐內加熱使玻璃管殼與玻璃基板通過玻璃膠粘接在一起，降溫后取出；5)采用引線鍵合工藝將陽極陣列與電極引線連接導通；6)安裝微通道板后，再將附著有光電陰極的入射窗與玻璃管殼的上端真空密封，形成多陽極微通道板真空光電探測器。本專利技術還提供另一種基于上述電極引線單元的真空光電器件的制作方法，其特殊之處在于：包括以下步驟：1)準備玻璃基板；2)制作電極引線：采用半導體工藝在玻璃基板上制作電極引線；所述電極引線為單一金屬薄膜或者多種金屬薄膜的堆疊結構；3)將半導體光電探測元件固定于玻璃基板上；4)采用引線鍵合工藝將半導體光電探測元件與電極引線連接導通；5)熔接玻璃管殼：在玻璃基板上的玻璃管殼的安裝部位涂覆低熔點玻璃粉，玻璃粉的涂覆寬度大于玻璃管殼的厚度且小于電極引線的長度；將玻璃粉加熱固化后形成本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種電極引線單元，其特征在于：包括玻璃基板、玻璃管殼和多個電極引線；所述玻璃管殼熔接于玻璃基板的表面；所述電極引線分布于玻璃管殼與玻璃基板的熔接面上，電極引線一端位于玻璃管殼的內側，電極引線的另一端位于玻璃管殼的外側。

【技術特征摘要】
1.一種電極引線單元，其特征在于：包括玻璃基板、玻璃管殼和多個電極引線；所述玻璃管殼熔接于玻璃基板的表面；所述電極引線分布于玻璃管殼與玻璃基板的熔接面上，電極引線一端位于玻璃管殼的內側，電極引線的另一端位于玻璃管殼的外側。2.根據權利要求1所述的電極引線單元，其特征在于：所述電極引線是在玻璃基板上采用半導體工藝制作的條狀的金屬薄膜。3.根據權利要求1或2所述的電極引線單元，其特征在于：所述金屬薄膜為單一金屬薄膜或者多種金屬薄膜的堆疊結構。4.一種電極引線單元的制作方法，其特征在于：包括以下步驟：1)準備玻璃基板；2)制作電極引線：采用半導體工藝在玻璃基板上制作電極引線；所述電極引線為單一金屬薄膜或者多種金屬薄膜的堆疊結構；3)熔接玻璃管殼：在玻璃基板上的玻璃管殼的安裝部位涂覆低熔點玻璃粉，玻璃粉的涂覆寬度大于玻璃管殼的厚度且小于電極引線的長度；將玻璃粉加熱固化后形成玻璃膠；將玻璃管殼放置于玻璃膠上，使電極引線一端位于玻璃管殼內側，電極引線的另一端位于玻璃管殼的外側；在真空爐內加熱使玻璃管殼與玻璃基板通過玻璃膠粘接在一起；降溫后取出，完成電極引線單元的制作。5.根據權利要求4所述的電極引線單元的制作方法，其特征在于：還包括步驟4)對制作好的電極引線單元進行真空檢漏。6.一種真空光電器件，包括入射窗、陰極單元和陽極單元，其特征在于：還包括電極引線單元；所述電極引線單元包括玻璃基板、玻璃管殼和多個電極引線；所述玻璃管殼熔接于玻璃基板的表面；所述電極引線分布于玻璃管殼與玻璃基板的熔接面上；所述電極引線一端位于玻璃管殼的內側，通過電極連接線與陽極單元相連；所述電極引線的另一端位于玻璃管殼的外側；所述入射窗位于玻璃管殼的頂部，所述入射窗、玻璃管殼和玻璃基板共同圍成密閉的真空腔，所述陽極單元和陰極單元均位于真空腔內；所述陽極單元固定于玻璃基板上，所述陰極單元固定于入射窗底部。7.根據權利要求6所述的真...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王興，田進壽，
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