Способ изготовления фотокатода (варианты)

Авторы патента:

H01J9/12 - фотокатодов и электродов с вторичной электронной эмиссией

Владельцы патента RU 2346352:

ЗАО "Экран ФЭП" (RU)

Способ изготовления фотокатода включает получение стеклянного диска, имеющего плоскую входную поверхность и профилированную выходную поверхность, имеющую меньший диаметр, чем входной диаметр фотокатода, сплавление меньшего диаметра стеклянного диска с фотоэмиссионной структурой, обработку фотоэмиссионной структуры, нанесение проводящего покрытия на периферийную часть фотоэмиссионной структуры. Дополнительно производят герметичную сварку стеклянного диска с металлической оправой, наносят на металлическую оправу защитное покрытие, устойчивое к химическим веществам, используемым для обработки фотоэмиссионной структуры, а затем производят сплавление меньшего диаметра стеклянного диска с фотоэмиссионной структурой, обработку фотоэмиссионной структуры и нанесение проводящего покрытия на периферийную поверхность фотоэмиссионной структуры и на часть защитного покрытия металлической оправы. Также предложен еще один вариант способа изготовления фотокатода, согласно которому на периферийную поверхность фотоэмиссионной структуры и на цилиндрическую поверхность стеклянного диска наносят проводящее покрытие, а затем производят герметичное сочленение проводящего покрытия, нанесенного на цилиндрическую поверхность стеклянного диска с металлической оправой с использованием пластичного металла. Изобретение обеспечивает снижение себестоимости прибора за счет снижения брака путем создания надежного контакта между проводящим покрытием фотокатода, нанесенным на периферийную часть фотоэмиссионной структуры, и технологической кассетой или держателем фотокатода, без касания проводящего покрытия. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к фотоэлектронным приборам, а более конкретно к технологии изготовления фотокатода. Фотокатоды используются в электронно-оптических преобразователях (ЭОП), фотоэлектронных умножителях, счетчиках фотонов и других фоточувствительных приборах. Наиболее широкое применение фотокатоды находят в ЭОП, которые используются в приборах ночного видения.

Обычно фотокатод изготовляют из профилированного стеклянного диска, входной диаметр которого составляет около 30,5 мм, а выходной диаметр около 20 мм. Переход от большего диаметра к меньшему, обычно выполняют в виде цилиндра, имеющего промежуточный диаметр около 24 мм. В некоторых случаях последний переход выполняют в виде конуса с входным диаметром около 24 мм и выходным диаметром около 20 мм (патент США №6,086,944 от 11.07.2000 г.). В центральной части, на диаметре 20 мм, стеклянный диск имеет толщину примерно 5,6 мм, что связано с характеристиками оптики, используемой в приборах ночного видения. Высота входного цилиндра, диаметром 30,5 мм, обычно составляет около 2 мм. Все поверхности фотокатода должны быть обработаны с высокими требованиями к их чистоте и точности изготовления. На диаметр стеклянного диска 20 мм укладывается фотоэмиссионная структура, обычно GaAs или InGaAs, которая сплавляется с диском. Далее производят химическую обработку полученной заготовки и затем наносят проводящие покрытия на периферийную часть фотоэмиссионной структуры и на все периферийные поверхности стеклянного диска со стороны фотоэмиссионной структуры, до диаметра 30,5 мм. Затем производят активирование фотокатодов и герметизацию их с корпусной частью приборов. При проведении активирования фотокатода необходимо подать напряжение на фотоэмиссионную структуру. Подача данного напряжения производится путем подсоединения проводящего покрытия, расположенного на периферийной поверхности стеклянного диска, к выводу измерителя фототока. Т.к. данное проводящее покрытие нанесено на стекло и имеет сравнительно небольшую толщину, порядка 0,3-0,5 мкм, то его устойчивость к механическим воздействиям является недостаточной, поэтому при подсоединении к данному покрытию какого-либо контакта необходимо соблюдать меры предосторожности, чтобы не повредить проводящее покрытие. Так же необходимо иметь в виду, что герметизация фотокатода с корпусной частью прибора производится именно с этим проводящим покрытием, поэтому повреждение данного покрытия может не обеспечить герметичность сочленения фотокатода с корпусной частью прибора, что приводит к увеличению брака.

Таким образом, недостатком данного способа изготовления фотокатода является недостаточная устойчивость проводящего покрытия на периферийных поверхностях стеклянного диска к механическим воздействиям и необходимость присоединения к данному проводящему покрытию контактирующих электродов для подачи напряжений на фотоэмиссионную структуру при проведении активирования. Кроме того, данное проводящее покрытие должно герметично сочленятся с корпусной частью прибора, поэтому малейшее повреждение данного покрытия может не обеспечить герметичность прибора, что приводит к повышенному браку и повышает себестоимость изготовления прибора.

Известен, так же, способ одновременного активирования нескольких фотокатодов, изготовленных по описанному выше способу (патент США №6,086,944 от 11.07.2000 г., прототип). В соответствии с данным способом фотокатод выполнен в виде стеклянного диска, который имеет плоскую входную поверхность и профилированную выходную поверхность, имеющую меньший диаметр, чем входной диаметр фотокатода. На этот меньший диаметр наплавлена фотоэмиссионная структура. На периферийную часть фотоэмиссионной структуры и на профилированную выходную поверхность стеклянного диска нанесено проводящее покрытие, обычно выполненное способом вакуумного напыления. Это проводящее покрытие, нанесенное на периферийную часть стеклянного диска, служит для подачи напряжения на фотоэмиссионную структуру. Так же, это проводящее покрытие на периферийной части стеклянного диска, является местом сочленения фотокатода с корпусной частью прибора. В данном способе предлагается установка нескольких фотокатодов на технологическую кассету и помещение кассеты в вакуумную камеру. Соединение проводящего покрытия каждого фотокатода с электрическим вводом, другой конец которого соединен с измерителем фототока и источником питания.

Недостатком данного способа является ненадежное соединение проводящего покрытия фотокатода с технологической кассетой или держателем фотокатода и возможность повреждения проводящего покрытия фотокатода при установке его на технологическую кассету или держатель фотокатода. Действительно, в патенте США №4,999,211 от 12.03.1991 г., на который сделана ссылка в прототипе, предлагается, для обеспечения контакта и определения наличия контакта между проводящим покрытием фотокатода и держателем фотокатода, использовать достаточно сложное приспособление. Детали данного приспособления необходимо с определенным усилием придавливать к проводящему покрытию фотокатода, что может привести к повреждению данного покрытия. При его повреждении может нарушится контакт между проводящим покрытием и держателем фотокатода или технологической кассетой, что может привести к браку при проведении активирования фотокатода или при герметизации фотокатода с корпусной частью прибора, что повышает себестоимость прибора.

Задачей настоящего изобретения является создание способа изготовления фотокатода, который позволяет снизить себестоимость прибора за счет снижения брака, путем создания надежного контакта между проводящим покрытием фотокатода, нанесенным на периферийную часть фотоэмиссионной структуры и технологической кассетой или держателем фотокатода, без касания проводящего покрытия.

1. Способ изготовления фотокатода включающий, получение стеклянного диска, имеющего плоскую входную поверхность и профилированную выходную поверхность, имеющую меньший диаметр, чем входной диаметр фотокатода, сплавление меньшего диаметра стеклянного диска с фотоэмиссионной структурой, обработку фотоэмиссионной структуры, нанесение проводящего покрытия на периферийную часть фотоэмиссионной структуры выполняют следующее: дополнительно производят герметичную сварку стеклянного диска с металлической оправой, наносят на металлическую оправу защитное покрытие, устойчивое к химическим веществам, используемым для обработки фотоэмиссионной структуры, а затем производят сплавление меньшего диаметра стеклянного диска с фотоэмиссионной структурой, обработку фотоэмиссионной структуры и нанесение проводящего покрытия на периферийную поверхность фотоэмиссионной структуры, на часть цилиндрической поверхности стеклянного диска и на часть защитного покрытия металлической оправы.

2. Способ изготовления фотокатода включающий, получение стеклянного диска, имеющего плоскую входную поверхность и профилированную выходную поверхность, имеющую меньший диаметр, чем входной диаметр фотокатода, сплавление меньшего диаметра стеклянного диска с фотоэмиссионной структурой, обработку фотоэмиссионной структуры, нанесение проводящего покрытия на периферийную часть фотоэмиссионной структуры выполняют следующее: на периферийную поверхность фотоэмиссионной структуры и на цилиндрическую поверхность стеклянного диска наносят проводящее покрытие, а затем производят герметичное сочленение проводящего покрытия, нанесенного на цилиндрическую поверхность стеклянного диска с металлической оправой с использованием пластичного металла.

Предлагаемые решения, на наш взгляд, являются новыми и не следуют явным образом из уровня техники, т.к. влияние совокупности отличительных признаков на технический результат из уровня техники не известен.

На фиг.1 схематично показан разрез фотокатода, выполненного в соответствии с настоящим изобретением, в котором герметизация выполнена способом сварки и часть увеличенного изображения разреза фотокатода. На фиг.2 схематично показан разрез фотокатода, выполненного в соответствии с настоящим изобретением, в котором герметизация выполнена с использованием пластичного металла и часть увеличенного изображения разреза фотокатода.

На фиг.1 фотокатод 1 содержит центральный стеклянный диск 2, помещенный в металлическую оправу 3. Центральный стеклянный диск 2 герметично соединен с металлической оправой 3 способом высокочастотной сварки. Выходная поверхность стеклянного диска 2 сплавлена с фотоэмиссионной структурой 4. Металлическая оправа 3 имеет защитное покрытие 5, которое устойчиво к веществам, используемым для обработки фотоэмиссионной структуры 4. Периферийная часть фотоэмиссионной структуры 4 имеет проводящее покрытие 6, которое так же нанесено на часть цилиндрической поверхности 7 центрального стеклянного диска 2 и на часть защитного покрытия 5. Проводящее покрытие 6 обычно наносится способом вакуумного напыления. Металлическая оправа 3 имеет на периферийной части цилиндрический выступ 8, высотой более 0,3 мм и толщиной более 0,1 мм, который, так же имеет защитное покрытие 5.

На фиг.2 фотокатод 1 содержит центральный стеклянный диск 2, помещенный в металлическую оправу 3. Центральный стеклянный диск 2 герметично соединен с металлической оправой 3 с использованием пластичного металла 9. Выходная поверхность стеклянного диска 2 сплавлена с фотоэмиссионной структурой 4. Периферийная часть фотоэмиссионной структуры 4 имеет проводящее покрытие 6, которое так же нанесено на цилиндрическую поверхность 7 центрального стеклянного диска 2. Проводящее покрытие 6 обычно наносится способом вакуумного напыления. Металлическая оправа 3 имеет на периферийной части цилиндрический выступ 8, высотой более 0,3 мм и толщиной более 0,1 мм.

Предлагаемый способ осуществляется путем изготовления фотокатодов, в соответствии с данными, приведенными на фиг.1 или 2. Герметизация центрального стеклянного диска 2 с металлической оправой 3 производится путем сварки, например, высокочастотной или с помощью пластичного металла 9, который помещается между внутренней цилиндрической частью металлической оправы 3 и проводящим покрытием 6 на цилиндрической поверхности 7, центральных стеклянных дисков 2. При проведении герметизации с использованием пластичного металла 9, сплавление стеклянного диска с фотоэмиссионной структурой и его последующая обработка химическими веществами может проводится до герметизации стеклянного диска с металлической оправой. Т.к. в этом случае на металлическую оправу не воздействуют химические вещества, то защитное покрытие 5 на металлической оправе можно не делать. При проведении герметизации способом сварки после проведения сварки, металлическая оправа 3 покрываются защитным покрытием 5. Затем производится сплавление фотокатода с эмиссионной структурой и обработка фотоэмиссионной структуры. Далее на периферийную часть фотоэмиссионной структуры 4 и на часть защитного покрытия 5 наносится проводящее покрытие 6, которое так же наносится на часть цилиндрической поверхности центрального стеклянного диска 2. Проводящее покрытие 6 при обоих способах герметизации обеспечивают электрическое соединение между фотоэмиссионной структурой 4 и металлической оправой 3. При проведении всех дальнейших операций подача напряжений производится на металлическую оправу 3, а к проводящему покрытию 6 больше не прикасаются, что обеспечивает ее сохранность и целостность. Герметизация фотокатода 1 с корпусной частью прибора производят путем вдавливания цилиндрического выступа 8 в пластичный металл, находящийся в детали корпусной части прибора. Т.е. при герметизации приборов к проводящему покрытию 6 так же не прикасаются, что исключает возможные дополнительные браки и снижает себестоимость изготовления прибора. Таким образом, поставленная задача полностью выполнена.

1. Способ изготовления фотокатода, включающий получение стеклянного диска, имеющего плоскую входную поверхность и профилированную выходную поверхность, имеющую меньший диаметр, чем входной диаметр фотокатода, сплавление меньшего диаметра стеклянного диска с фотоэмиссионной структурой, обработку фотоэмиссионной структуры, нанесение проводящего покрытия на периферийную часть фотоэмиссионной структуры, отличающийся тем, что дополнительно производят герметичную сварку стеклянного диска с металлической оправой, наносят на металлическую оправу защитное покрытие, устойчивое к химическим веществам, используемым для обработки фотоэмиссионной структуры, а затем производят сплавление меньшего диаметра стеклянного диска с фотоэмиссионной структурой, обработку фотоэмиссионной структуры и нанесение проводящего покрытия на периферийную поверхность фотоэмиссионной структуры и на часть защитного покрытия металлической оправы.

2. Способ изготовления фотокатода, включающий получение стеклянного диска, имеющего плоскую входную поверхность и профилированную выходную поверхность, имеющую меньший диаметр, чем входной диаметр фотокатода, сплавление меньшего диаметра стеклянного диска с фотоэмиссионной структурой, обработку фотоэмиссионной структуры, нанесение проводящего покрытия на периферийную часть фотоэмиссионной структуры, отличающийся тем, что на периферийную поверхность фотоэмиссионной структуры и на цилиндрическую поверхность стеклянного диска наносят проводящее покрытие, а затем производят герметичное сочленение проводящего покрытия, нанесенного на цилиндрическую поверхность стеклянного диска, с металлической оправой с использованием пластичного металла.

Изобретение относится к технике высоких напряжений, в частности к области электрической изоляции в вакууме, и может быть использовано в электронной промышленности для повышения качества микроканальных фотоэлектронных приборов.

Металлосплавной катод // 2231855

Изобретение относится к электронной технике, а именно к конструкции катодных узлов на основе металлического эмиттера. .

Источник щелочного элемента для устройства получения паров щелочного элемента // 2225656

Изобретение относится к получению паров щелочных элементов, в частности к источникам паров калия, рубидия и цезия, которые используются при изготовлении эммитеров в термоэмиссионных и электронно-оптических преобразователях.

Генератор пара щелочных металлов и способ его изготовления // 2056661

Способ изготовления фотоэлектронного прибора // 2033656

Изобретение относится к электронной технике, в частности к технологии изготовления фотоэлектронных приборов методом раздельной обработки фотокатода и корпусной части.

Испаритель для получения фоточувствительных слоев // 2020635

Изобретение относится к пленочной технологии и может быть использовано в производстве фотоэлектронных электровакуумных приборов (ФЭЦ), в частности для формирования фоточувствительных слоев фотокатодов.

Источник для вакуумного напыления марганца // 2017256

Изобретение относится к пленочной технологии и может быть использовано в производстве фотоэлектронных электровакуумных приборов (ФЭП), в частности для формирования подложки к фоточувствительному слою фотокатодов.

Способ изготовления фотокатода // 1816329

Способ изготовления фотоэлектронного умножителя // 1809696

Изобретение относится к электронной технике, в частности к способам изготовления фотоэлектронного умножителя (ФЭУ) с фотокатодом на основе щелочных металлов. .

Способ изготовления фотоэлектронного прибора // 1780445

Способ одновременного активирования нескольких фотокатодов // 2361311

Изобретение относится к области электротехники, в частности к способу одновременного активирования нескольких фотокатодов, которые используются в электронно-оптических преобразователях (ЭОП), фотоэлектронных умножителях, счетчиках фотонов и других фоточувствительных приборах

Способ изготовления устройства электронной эмиссии, источника электронов, использующего его, устройства формирования изображения и устройства отображения и воспроизведения информации // 2399983

Способ изготовления многощелочного фотокатода // 2424597

Изобретение относится к электронной технике, в частности к способу изготовления многощелочного фотокатода в индивидуальном стеклянном вакуумном баллоне, так называемом контейнере

Способ изготовления и устройство чувствительного фотокатода // 2502151

Изобретение относится к области электронной техники, а именно к способам изготовления фотокатодов и устройствам для изготовления фотокатодов для использования их в различных областях промышленности, техники, а также для научных исследований. Технический результат - упрощение способа изготовления фотокатода, обеспечение высокой повторяемостью результатов, повышение квантовой эффективности. При изготовлении фотокатодов осуществляют наращивание тонкого покрытия на поверхности подложки как гомогенного, так и комбинированного посредством импульсного лазерного напыления тонких пленок, обеспечивают взаимодействие лазерного луча с мишенью, поглощение электромагнитной энергии, отвод тепла мишенью, расплавление материала мишени, испарение, многофотонную ионизацию, образование плазмы, свечение плазмы, обратное тормозное излучение, расширение плазменного облака, включающего материал мишени, которое осуществляют при начальной температуре плазмы в облаке в диапазоне 5000-15000 К. Описаны также вариант способа изготовления фотокатода и варианты устройств для их осуществления. 4 н.п. ф-лы, 2 ил.

Способ электронного обезгаживания микроканальной пластины при изготовлении вакуумного прибора // 2594986

Изобретение относится к области электронной техники, в частности к технологии изготовления вакуумных фотоэлектронных приборов (ФЭП), содержащих микроканальные пластины (МКП), такие как бипланарные и инверсионные электронно-оптические преобразователи (ЭОП), фотоэлектронные умножители (ФЭУ) и позиционно-чувствительные детекторы, и может быть использовано при производстве этих приборов. Технический результат - повышение производительности и эффективности обезгаживания МКП для улучшения параметров и повышения надежности вакуумного прибора. Способ включает облучение МКП входным электронным потоком при заданных напряжении и выходном токе. Обезгаживание осуществляют электронным потоком в пять этапов: первый этап проводят при входном токе 4·10-9-8·10-9 Α и выходном токе 0,05-,01 от тока проводимости МКП, второй этап обезгаживания осуществляют при напряжении на МКП 1000-1050 В при том же входном токе, на третьем этапе ступенчато снижают напряжение на МКП через каждые 50-100 В от 1000-1050 В до 650 - 600 В при постоянно поддерживаемом выходном токе 2,7-3,2 мкА, на четвертом этапе обезгаживание проводят при том же выходном токе и входном токе, соответствующем входному току предельного режима эксплуатации вакуумного прибора, на пятом этапе обезгаживание осуществляют при напряжении на МКП 1000-1050 В и выходном токе 10-12 мкА. 2 ил., 2 табл.

Способ изготовления фотоэлектронного прибора // 2624910

Изобретение относится к электровакуумной технике, в частности к технологии изготовления фотоэлектронных приборов (ФЭП), содержащих одну или несколько микроканальных пластин (МКП). Технический результат - увеличение срока службы ФЭП без ионно-барьерной пленки. Способ изготовления фотоэлектронного прибора включает изготовление корпуса прибора, катодного узла, коллектора электронов, монтаж внутренних деталей и узлов, сварку узлов прибора, загрузку всех узлов в высоковакуумную установку финишной сборки, откачку всей системы, термическое обезгаживание всех узлов в вакууме, электронное обезгаживание МКП и коллектора электронов в вакууме, изготовление фотокатода на катодном узле, герметизацию прибора, выгрузку ФЭП из установки финишной сборки. После загрузки в высоковакуумную установку финишной сборки катодного узла, корпуса с микроканальными пластинами и коллектора электронов, корпус с МКП и коллектор электронов разносят друг от друга и осуществляют откачку всей системы до давления не более 10-8 Па, термическое обезгаживание всех узлов в вакууме в течение не менее 4 ч при температуре от 300 до 400°С, раздельно выполняют одностороннее электронное обезгаживание в течение не менее 2 ч при температуре от 0 до 400°С коллектора электронов направленным на него потоком электронов и двустороннее электронное обезгаживание МКП при той же температуре, для чего в течение не менее 2 ч попеременно включают и выключают источники возбуждения вторичных электронов в МКП, расположенные перед входом и выходом МКП, и тем самым электронный поток направляют от входа к выходу МКП и, наоборот, от выхода к входу МКП, синхронно меняя полярность напряжения питания между входом и выходом МКП и постепенно увеличивая напряжение на МКП и выходной ток МКП до значений, не ухудшающих параметры МКП, после чего формируют фотокатод на катодном узле и далее корпус с МКП устанавливают на коллектор электронов, а катодный узел - на корпус, и выполняют герметизацию прибора. 2 ил.

Способ электронного обезгаживания микроканальной пластины // 2624916

Изобретение относится к оптико-электронному приборостроению, в частности к технологии обезгаживания микроканальных пластин (МКП), и может быть использовано для повышения качества электронно-оптических преобразователей, фотоэлектронных умножителей и детекторов на основе МКП. Технический результат - снижение газосодержания и газовыделения в МКП, в том числе в начальной по длине части каналов, до уровня требований фотоэлектронных приборов нового поколения с долговечностью 15000 ч и более, а также уменьшение времени обезгаживания МКП. В способе электронного обезгаживания микроканальной пластины на МКП подают импульсное или постоянное напряжение и в течение заданного времени электронный поток направляют от входа к выходу МКП, после чего меняют полярность напряжения питания между входом и выходом МКП и электронный поток направляют от выхода к входу МКП, по истечении заданного времени операции повторяются до полного обезгаживания МКП с одновременным повышением напряжения на МКП и выходного тока МКП до значений, не ухудшающих параметры МКП. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ изготовления серебряно-кислородно-цезиевого фотокатода // 2640402

Изобретение относится к электровакуумной технике, в частности к изготовлению полупрозрачных серебряно-кислородно-цезиевых фотокатодов в случаях, где конструктивно нежелательно проведение высокочастотного разряда для окисления основного слоя серебра, а также в целях предотвращения окисления деталей внутренней арматуры. Способ изготовления фотокатода включает прогрев и обезгаживание подложки, охлаждение подложки фотокатода до нормальных климатических условий (НКУ), напыление основного слоя серебра, повторное напыление слоя серебра на подложку катода с фоточувствительным слоем, прогрев серебра с фоточувствительным слоем и сенсибилизацию кислородом, основной слой серебра обрабатывают цезием при рабочей температуре от 120°C до 160°C, производят охлаждение полученного слоя до НКУ и активируют его многократной поочередной подачей цезия и кислорода, затем при НКУ производят повторное напыление серебра на ранее сформированный фоточувствительный слой до падения фототока на 60-90 %, производят прогрев от 120°C до 160°C напыленного слоя серебра и активируют этот слой многократно и поочередно цезием и кислородом. Изобретение позволяет повысить спектральную чувствительность серебряно-кислородно-цезиевого фотокатода в инфракрасной области спектра. 2 ил.

Эмиттер с отрицательным электронным сродством // 2646527

Использование: для применения в фотоэлектронных преобразователей в инфракрасном диапазоне спектра. Сущность изобретения заключается в том, что эмиттер с отрицательным электронным сродством для фотоэлектронного преобразователя инфракрасного диапазона, содержащий прозрачное окно, полупрозрачную полупроводниковую пленку из соединения A3B5, легированную р-типа, нанесенную на поверхность окна, слой атомов цезия и кислорода, нанесенный на поверхность полупроводниковой пленки, дополнительно содержит широкозонную полупроводниковую пленку, легированную n-типа, нанесенную на полупроводниковую пленку A3B5 в форме замкнутой полосы по периметру эмиттера шириной более 1 мкм и толщиной более 0.2 мкм. Технический результат: обеспечение возможности увеличения времени жизни в процессе изготовления прибора и в процессе эксплуатации прибора путем ограничения ухода цезия с поверхности. 2 ил.