Испаритель фоточувствительного материала

 

1.ИСПАРИТЕЛЬ ФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНОГО МАТЕРИАЛА, содержащий металлический токопровод с нанесенным на него покрытием из испйряемогр фоточувствительного материала и защитной плёнкой, отличающийся тем, что, с целью повышения его механической прочности, защитная пленка выполнена по крайней мере из одного металла, создающего при температурах 250-900 С давление насыщенных паров рт. ст., химически пассивного по от-. нся 1ению к фоточувствительному материалу , ТОЛЩИНОЙ 1100-3000 А. 2. Испаритель по п. 1, о т л и ч а Ю щ и и с я . тем, что защитная пленка выполнена из алюминия, ти тана, ванадия, хрома, кобальта, никеля или из сплавов этих металлов.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

? (19) (11) 3(59 Н 01 1 9/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, К АВТОРСКОМУ СВИДЕ ГЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3468790/18-21 (22) 12.07.82 (46) 07.11.83 Бюл. Р 41 (72) Т.A. ËäâðóT, Н.Г.Кокина, В.Б.Семенова, E.9 ° 1(1óâàëîâ и Б.В.Фармаковский (53). 621.383.29 (088. 8) (56) 1. Соммер A.. Фотоэмиссионные материалы. И., 1973, с. 25-31.

2. Патент Англии 9 1298362, кл. Н 1 D, опублик. 1972 (прототип) . (54)(57)"1.ИСПАРИТЕЛЬ ФОТОЧУВСТВИ- .

ТЕЛЬНОГО NATEPHAJIA, содержащий ме» таллический токопровод с нанесенным

,на,него покрытием из испаряемого. фоточувствительного материала и защитной пленкой, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения его механической прочности, защитная пленка выполнена по крайней мере"

l иэ одного металла, создающего. при температурах 250-900"С давление насыщенных паров 10 - 10 юмм рт. ст., химически пассивного по отношению к фоточувствительному материалу,. толщиной 1100-3000 A.

2. Испаритель по п. 1, о т л ич а ю шийся. тем, что защитная пленка выполнена из алюминия, титана, ванадия, хрома, кобальта, никеля или нз сплавов этих металлов., е

1053184

Изобретение относится к технологии изготовления Фотоэлектронных приборов ФЭП и может быть использовано, например, при изготовлении фотокатодов фотоэлектронных умножителей и диссекторон.

В настоящее время при изготовлении фотокатодов используются различные конструкции испарителей фото. эмиссионных материалов: чашечные, лодочные, капельные, ленточные, проволочные.

При изготовлении Фотокатодов в ультрафиолетовой (УФ) области спектра 200-105 нм, обычно используют ленточные или проволочные испарители, согнутые в виде кольца,так как они обеспечивают лучшую равномерность распыляемого материала на выходном окне ФЭП. В качестве фотоэмиссионных материалов для УФ области спектра 200-105 нм применяются хрупкие механически непрочные галоидные соединения щелочных металлов серебра, меди и некоторых дру их металлов, например CuS, CsS, KS, NaS; CsBr, KBr, CsC1 (1) .

Использование ленточных или провблочных испарителей из указанных соединений имеет ряд недостатков, основным из которых является низкая механическая прочность испарителя и, следовательно, прибора в целом.В наибольшей степени этот недостаток проявляется при обезгажи-вании приборов, когда при 250-400 С начинается преждевременное испарение галоидного соединения из испарителя и осаждение его на внутренних стенкам и электродах. Осажденные слои выкрашиваются при динамических нагрузках и ухудшают параметры приборон.

Известен также испаритель фоточувствительного материала, представляющий собой шарик сурьмы с защитной пленкой, предохраняющей сурьму от преждевременного испарения но время обезгаживания прибора.

Защитной пленкой служит силикат калия толщиной 1-5 мкм, что позволяет прогревать прибор до 400 С. о

Для испарения сурьмы производят более сильный нагрев шарика, при этом используемая испаряющаяся защитная пленка не оказывает вредного воздействия на сурьму (2g .

Данная конструкция испарителя с испаряющейся защитной пленкой применима лишь для узкого круга приборов, когда исходные материалы фотокатода и защитного покрытия не воздействуют химически, а фотоэмиссия иэ защитного покрытия соответствует области чувствительности фотокатода. Кроме того, осаждение защитного слоя на арматуре и стенках колбы при испарении прина него покрытием иэ испаряемого фо10 точувствительного материала и защитной пленкой, последняя выполнена из по крайней мере одного металла, создающего нри температурах 250

900 С давление насыщенных парон о

15 10 - 10 мм рт. ст., хими е "ки пас20

30 слой от преждевременного испарения, а при формировании фотокатода фотоэмиссионный материал, давление паров которого много больше давления паров материала пленки, проходит сквозь нее и осаждается на входное окно.

Применяемые металлы должны созда вать упругость паров 10 - 10 мм рт. .9 ID

40. ст. при технологических температурах изготовления прибора 250 — 900 С, не о

Ю водит к снижению механических характеристик ФЭП, так как осажденные слои ныкрашиваются при испытаниях и в процессе эксплуатации приборов.

Цель изобретения - повышение механической прочности прибора.

Указанная цель достигается тем, что в испарителе, содержащем металлический токопронод с нанесенным сивного по отношению к фоточунствительному материалу, толщиной 1100

3000 A.

Защитная пленка может быть выполнена из алюминия, титана, ванадия, хрома, кобальта, никеля или сплавов этих металлов.

Испарение фоточувствительного материала из испарителя на входное окно производят через защитную пленку одного из указанных металлов или .их сплавов. При этом защитная пленка практически не испаряется в течение всего технологического цикла изготовления прибора (температура

250-700 С) . При обезгаживании прибора пленка защищает фотоэмиссионный вступать в химические реакции с фоточувствительным материалом и образовывать сплошную эластичную и механически прочную пленку, не разрушающуюся в процессе эксплуатации прибора. Толщина защитной пленки выбирается такой, чтобы исключить испарение фоточувствительного материала при обезгаживании и обеспечить механическую прочность испарителя при монтаже и эксплуатации прибора. Толщина защитной пленки должна находиться в пределах

1100-3000 А. При толщине защитной пленки на испарителе менее 1000 о

1100 A не наблюдается. эффекта защиты фотоэмиссионного слоя от преждевременного испарения при обезгаживании ФЭП. Пленки толщиной более 1100 А относятся к толстым пленкам и по структуре являются сплошными. Защитные пленки из металлов толщиной 1100-3000 А обеспечивают подавление диффузии фотоэмиссионного материала при обезга1053184

45 живании ФЭП. При формировании фото= катода фотоэмиссионный материал проходит через металлическую защиту и осаждается на фотокатод. Этот эффект можно объяснить следующим.

При обезгаживании ФЭП происходит равномерный прогрев от внешнего источника тепла колбы и внутренних электродов. Происходит разогрев и защитной металлической пленки, и фотоэмиссионного слоя.Так как КТР 10 металлической пленки больше КТР фотоэмисс юнного слоя (соль или полупроводниковое соединение), пленка сохраняет свою сплошность и через нее не происходит испарения ; )5 фоточувствительного материала при температурах обезгаживания. В момент образования фотокатода при быстром локальном разогреве испарителя в большей степени происходит разогрев близлежащего к нему фотоэмиссионного слоя. При этом на защитной пленке возникают термические напряжения.

Общее напряжение в пленке состоит из суммы внутренних термических на8 (б два. пРяжений: боь ме=бен бтерм Фви" 10 10 с .

Общее напряжение становится больше величины 10ю,— и на пленке появляются микроскопические трещины, невидимые невооруженным глазом. Через сетку микроскопических трещин происходит испарение молекул и комплексов молекул фотоэмиссионного материала при формировании фотокатода.

При толщине металлической пленки. более 3000 A напряжение в пленке при ее разогреве становится настолько большим, что происходит отслаивание пленки. Кроме того, эластичность защитной оболочки толщиной более

3000 A ухудшается, и при изгибе испа-4О рителя в виток в процессе монтажа защитная пленка осыпается. Оптимальная толщина защитной пленки составляет 1500-2000 Х. При такой толщине пленки обеспечивается надежная защита от преждевременного испарения и высокая механическая проч-. ность испарителя.

Испаритель предлагаемой конструкции позволяет изготавливать приборы 5р с повышенной механической прочностью так как во-первых, исключается осыпание оставшегося после изготовления фотокатода фотоэмиссионного" слоя на испарителе за счет наличия прочной, не испарившейся защитной пленки, и, во-вторых, исключается отслоение частиц испарившегося материала внутренних стенок колбы и арматуры прибора.

Металлическая пленка толщиной 60

1100-3000 A. является оптимальным материалом, позволяющим реализовать технологичность при получении однородного тонкослойного покрытия, механическую прочность, хорошие ком- 65 мутационные свойства с точки зрения создания надежного омического контакта, минимальное содержание остаточных газов и высокую коррозионную стойкость.

Из числа опробованных металлов предпочтительными являются алюминий, титан, ванадий, хром, кобальт, никель или их сплавы при соотношении компонентов в области твердых растворов. Из группы предпочтительных металлов исключены серебро и платина.

Конструкция испарителя с защитной металлической пленкой наиболее эффективна для испарителей галоидных соединений щелочных металлов, галоидных соединений серебра, меди и ряда других.

Предлагаемая конструкция может быть реализована следующим образом.

Покрытие фотоэмиссионного материала, например, иодистый цезий (Cs33, наносится на молибденовую проволоку диаметром 100-400 мкм сплошным ровным слоем методом горячей металлизации проволоки в атмосфере инертного газа. Для улучшения адгезии расплава к металлическому керну поверхность проволоки. подвергается предваритель- . ной обработке одним из известных способов: травлением, эрозированием, пескоструйным методом. Проволока с покрытием Csp с помощью специального приспособления наматывается на рамку с зазором между витками. Нанесение защитного металлического покрытия осуществляется методом термического распыления. После нанесения металлической пленки требуемой толщины (оптимальная толщина защитной пленки 1500-2000 Х) проволока нарезается на отрезки требуемой для единичного испарителя длины. Отрезок изгибается в виток и коммутируется в приборе. методом точечной сварки на предусмотренном. конструкцией прибора расстоянйи от входного окна.

Обезгаживание приборов, например

ФЭУ, для УФ области спектра с Cs3 испарителем производится по температурному режиму от 250 до 400 С в течение 5 ч. При формировании фотокатода испарение иодистого цезия происходит при 450 С, давление насыщенных паров CsJ составляет боле

10 мм рт.ст., а давление rtapos металлов защитной пленки составляет, мм рт. ст.:

Лля алюминия 10

Для хрома, титана 10

Для ванадия, кобальта, никеля

Менее 10

1053184

Составитель В. ВелокОнь редактор A. Козориз Техред A. Бабинец Корректор М,Шарсши

Заказ 8884/51 Тираж 703 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35 Раушская наб., д. 4/5

Филиал IIIIII "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Таким образом, все перечисленные металлы могут применяться при изготовлении ФЭУ с СзЗ -фотокатодом; а также любого другого вида ФЭУ, при изготовлении которых используется типовой текпроцесс.

Испаритель.Можед быть использован для улучшения основных фото- электрических характеристик, долговечности и надежности всех типовФЭП с различными @отокатода