Способ изготовления микроканальной пластины и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к электротехнике и электронной технике, в частности к изготовлению микроканальной пластины, и может быть использовано при изготовлении волоконно-оптических пластин. Технический результат от использования данного изобретения в улучшении геометрических характеристик микроканальных пластин более простой конструкции, в малой трудоемкости их изготовления и в обеспечении возможности многократного использования большинства элементов их конструкции. Сущность изобретения состоит в том, что в способе изготовления микроканальной пластины, включающем сборку микроканального блока из отдельных многожильных световодов, размещение его в оболочку, герметизацию с получением сборки, установку сборки в печь для спекания, откачку газов, нагревание до температуры спекания, выдержку при ней заданное время, обжатие нагретой сборки с последующим охлаждением до комнатной температуры и разрезание на пластины, согласно изобретению герметизацию осуществляют пришлифовыванием поверхностей оболочки, а обжатие нагретой сборки производят в радиальном направлении. Согласно изобретению устройство для осуществления способа состоит из стеклянной трубки с герметизирующими ее верхней и нижней поверхностями для размещения внутри нее микроканального блока, полости для откачки газов и печи для нагревания сборки микроканального блока с оболочкой. При этом согласно изобретению герметизирующие верхние и нижние поверхности выполнены в виде фланцев, закрепленных на цилиндрическом кожухе, а полость для откачки газов выполнена в хвостовике одного из фланцев, в торцевой части которого со стороны размещения микроканального блока выполнены отверстия или вкладыш с отверстиями. 2 с. и 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области электронной техники, в частности к способу изготовления микроканальной пластины, и может быть использовано при изготовлении волоконно-оптических пластин.

Известен способ изготовления микроканальной пластины, включающий сборку микроканального блока из отдельных многожильных световодов, размещение его в точную трубку из боросвинцового стекла, которая затем становится монолитным обрамлением микроканальной пластины, размещение полученной сборки в трубке из свинцового стекла, причем эта трубка с одной стороны имеет впаянную в нее металлическую трубку, а с другой стороны ее заваривают на вертикальном заварочном станке, загрузку полученной конструкции в печь для спекания, откачку газов, нагревание до температуры спекания, выдерживание при этой температуре заданное время, обжатие (прессование) нагретой сборки со всех сторон внешним давлением сжатого газа, отжиг, охлаждение до комнатной температуры, отрезание искаженных концов блока, кругление до нужного диаметра, разрезание на пластины, механическую, химическую и термофизическую обработку для получения резистивных и эмиссионных свойств, нанесение контактных электродов, (см. Balkwill John Т. Manufacturing techniques for microchannel plates and their application in night vision image intensifiers. "Proc. 24 th. Symp. Art, Glassbiowing, Southfield, Mich. 1979" Toledo, Ohio, 1979, s. 68-78).

Недостатками известного способа являются: - искажение формы по торцам спекаемого блока, в виду чего уменьшается полезно используемую часть блока; - искажение формы блока по длине - он становится бочкообразным, при этом ухудшается качество микроканальной пластины за счет искажения формы каналов, которые из круглых превращаются в эллипсовидные, причем степень искажения по длине блока будет различна; - сложность аппаратурного исполнения способа.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ изготовления микроканальной пластины, включающий сборку микроканального блока из отдельных многожильных световодов, размещение его в металлостеклянную оболочку, стеклянная часть которой затем становится монолитным обрамлением микроканальной пластины, закрывание торца оболочки чашеобразной деталью, герметизацию оболочки путем использования легкоплавкого стекла, установку в печь для спекания, откачку газов, нагревание до температуры спекания, выдерживание при этой температуре заданное время, обжатие (прессование) нагретой сборки со всех сторон внешним давлением сжатого газа, отжиг, охлаждение до комнатной температуры, разрезание на пластины, механическую, химическую и термофизическую обработки для получения резистивных и эмиссионных свойств, нанесение контактных электродов. (см. патент США N 5378955 MKП⁶ H 01 J 43/00, опубл. 03.01.95 г.) Недостатками прототипа являются: - искажение формы блока по длине - из цилиндрического он превращается в бочкообразный, при этом форма поперечного сечения каналов из круглой превращается в эллипсовидную, и степень искажения формы различна по длине спекаемого блока; - сложность аппаратурного исполнения способа.

Наиболее близким к заявляемому устройству для изготовления микроканальной пластины является устройство, состоящее из стеклянной трубки, к верхней части которой приваривается металлический диск с трубкой, а нижняя часть закрывается стеклянной чашкой, которая для получения герметичного объема крепится к трубке легкоплавким стеклом. (см. патент США N 5378955 МКП⁶ H 01 J 43/00, опубл. 03.01.95 г.).

Недостатками устройства являются: - сложность конструкции; - трудоемкость изготовления; - необходимость применения разнообразного технологического оборудования и процессов;
- практически все элементы устройства используются однократно.

Задачей данного технического решения является создание способа и устройства для изготовления микроканальной пластины, более простой конструкции, малой трудоемкости изготовления, с возможностью многократного использования большинства элементов конструкции.

Технический результат заключается в снижении искажения формы микроканального блока, а также в упрощении конструкции устройства, снижении трудоемкости его изготовления и обеспечении многократности использования большинства элементов конструкции.

Этот технический результат достигается тем, что в известном способе изготовления микроканальной пластины, включающем сборку микроканального блока из отдельных многожильных световодов, размещение его в. металлостеклянную оболочку, герметизацию, откачку и нагрев до температуры спекания, обжатие (прессование) нагретой сборки с последующим охлаждением, разрезание на пластины, механическую, химическую, термофизическую обработку для получения необходимых размеров и эмиссионно-резистивных свойств, нанесение контактных электродов, согласно изобретению герметизацию производят, пришлифовыванием поверхностей, а обжатие (прессование) нагретой сборки осуществляют только в радиальном направлении.

Этот технический результат достигается за счет устройства для изготовления микроканальной пластины, состоящей из стеклянной трубки с герметизирующими ее верхней и нижней поверхностями, внутри которой расположен микроканальный блок, полости для откачки газов, камеры сжатия, печи для нагревания сборки, согласно изобретению герметизирующие верхние и нижние поверхности выполнены в виде фланцев, с усеченными конусными пришлифованными поверхностями, закрепленных на цилиндрическом кожухе, а полость для откачки газов выполнена в хвостовике одного из фланцев, в торцевой части которого со стороны микроканального блока выполнены отверстия или вкладыш с отверстиями.

Торцы стеклянной трубки выполнены с конусными поверхностями с внутренней или наружной сторон. В фланце, снабженном хвостовиком, выполнен кольцевой паз, в котором размещена герметизирующая прокладка, а другой фланец выполнен со съемным основанием.

Сущность способа и устройства поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображен общий вид конструкции в разрезе при выполнении трубки с конусными поверхностями с внутренней стороны, а на фиг. 2 - то же с наружной стороны, на фиг. 3 - общий вид конструкции в разрезе со сменными элементами фланцев.

Устройство для изготовления микроканальных пластин состоит из стеклянной трубки 1, в которую помещают микроканальный блок 2. Торцы трубки 1 герметизируют фланцами 3 и 4, каждый из которых имеет конусные 5 (в виде усеченного конуса) и цилиндрические 6 и 7 участки. Фланец 3 снабжен хвостовиком 8, внутри которого выполнена полость 9, которая в нижнем усеченном конусном участке перекрыта вкладышем 10 с отверстиями 11 или нижняя часть усеченного конуса фланца 3 снабжена отверстиями, соединенными с полостью 9 хвостовика 8.

Цилиндрические участки 7 фланцев 3 и 4 крепятся к кожуху 12 с помощью элементов крепления 13 и 14 (не менее 3-х штук в каждом сечении) создает единую конструкцию. В фланце 3 выполнен кольцевой паз 15, снабженный герметизирующей прокладкой 16 (см. фиг.3) и фланец 4 снабжен съемным основанием 17.

Способ и устройство для изготовления микроканальной пластины осуществляются следующим образом.

Из отдельных многожильных световодов собирают микроканальный блок 2, затем размещают его в оболочку, устанавливая его на цилиндрическую часть 6 усеченного конуса фланца 4. На полученную сборку устанавливают стеклянную трубку 1 той ее частью, которая пришлифована заранее к конусной поверхности 5 фланца 4 и, тем самым помещают микроканальный блок 2 внутрь стеклянной трубки 1. Затем на эту сборку устанавливают цилиндрический кожух 12 и закрепляют его к фланцу 4 с помощью элементов крепления 14 (не менее 3-х штук). На открытый торец стеклянной трубки 1 устанавливают фланец 3 и закрепляют его на кожухе 12 с помощью элементов крепления 13 (не менее 3-х штук). Так, как конусная часть 5 фланца 3 заранее пришлифована к стеклянной трубке 1, то при установке фланца 3 на открытый торец трубки 1 производится герметизация оболочки для спекания микроканального блока 2. Этим действием завершена сборка устройства в единую конструкцию (см. фиг. 1).

Полученную сборку устанавливают в печь для спекания, где хвостовик 8 фланца 3 присоединяют к системе откачки и через полость 9 фланца 3 откачивают газы в течение всего процесса нагрева внешней печью (на чертеже не показана) до температуры спекания (580- 620^oC) и выдержки при этой температуре (30-40 мин), затем подают сжатый газ, который обжимает нагретую сборку в радиальном направлении, так как фланцы 3 и 4 закреплены на кожухе 12. Трубка 1 после спекания с блоком 2 является монолитным обрамлением микроканальной пластины. Далее снижают давление до атмосферного и производят охлаждение до комнатной температуры, после чего извлекают спеченную сборку, снимают (фланец 3 и кожух 12, отделяют спеченный со стеклянной трубкой 1 микроканальный блок 2 от фланца 4 и производят разрезание на пластины, подвергают механической, химической и термофизической обработкам для получения эмиссионно-резистивных параметров. Чтобы уменьшить скол торцов стеклянной трубки 1 с конусными поверхностями их выполняют с наружной стороны, при этом стеклянная трубка 1 работает на сжатие (см. фиг. 2), а не на растяжение, как изображено на фиг. 1.

Для повышения производительности труда фланцы 3 и 4 можно выполнить разъемными (см. фиг. 3), при этом фланец 3 снабжают кольцевым пазом 15, в который устанавливают герметизирующую прокладку 16, например из алюминия.

Фланцы 3 и 4, кожух 12 и элементы крепления 13 и 14 используют повторно.

Использование данного способа и устройства для изготовления микроканальной пластины по сравнению с прототипом позволит устранить искажение формы микроканального блока, а также упростить конструкцию устройства, снизить трудоемкость его изготовления и обеспечить многократность использования большинства элементов конструкции.

Формула изобретения

1. Способ изготовления микроканальной пластины, включающий сборку микроканального блока из отдельных многожильных световодов, размещение его в оболочку, герметизацию с получением сборки, установку сборки в печь для спекания, откачку газов, нагревание до температуры спекания, выдержку при ней заданное время, обжатие нагретой сборки с последующим охлаждением до комнатной температуры, разрезание на пластины, отличающийся тем, что герметизацию осуществляют пришлифовыванием поверхностей оболочки, а обжатие нагретой сборки производят в радиальном направлении.

2. Устройство для изготовления микроканальной пластины, содержащее оболочку из стеклянной трубки с герметизирующими ее верхней и нижней поверхностями для размещения внутри нее микроканального блока из отдельных многожильных световодов, полость для откачки газов, камеру сжатия, печь для нагревания сборки микроканального блока с оболочкой, отличающееся тем, что герметизирующие верхние и нижние поверхности выполнены в виде фланцев с усеченными конусными пришлифованными поверхностями, закрепленных на цилиндрическом кожухе, а полость для откачки газов выполнена в хвостовике одного из фланцев, в торцевой части которого со стороны размещения микроканального блока выполнены отверстия или вкладыш с отверстиями.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что торцы стеклянной трубки выполнены с конусными поверхностями с наружной и внутренней сторон.

4. Устройство по любому из пп.2 и 3, отличающееся тем, что в фланце, снабженном хвостовиком, выполнен кольцевой паз, в который установлена герметизирующая прокладка, а другой фланец выполнен со съемным основанием.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3