Микроканальная пластина
Изобретение относится к области фотоэлектронных приборов и может быть использовано для изготовления микроканальных пластин, используемых в фотоэлектронных приборах для умножения электронов. Технический результат – обеспечение возможности снизить вызванную отраженным светом фотоэмиссию фотокатода. Микроканальная пластина содержит выполненную из стекла и имеющую входную и выходную поверхности матрицу микроканалов, а также слой входного электрода и слой выходного электрода, которые являются электропроводными и покрывают, соответственно, входную и выходную поверхности матрицы микроканалов. Микроканальная пластина также содержит прозрачный слой, который покрывает слой входного электрода, причем прозрачный слой сформирован толщиной от 500 до 700 ангстрем из оксида магния, или оксида кремния, или оксида алюминия. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.
Техническое решение относится к области фотоэлектронных приборов и может быть использовано для изготовления микроканальных пластин, используемых в фотоэлектронных приборах для умножения электронов.
Как известно, микроканальная пластина представляет собой устройство для умножения электронов и, соответственно, усиления фототока в фотоэлектронном приборе. Микроканальная пластина содержит выполненную из стекла тонкую матрицу микроканалов, представляющую собой пластину с торцевыми поверхностями и с множеством сквозных микроскопических каналов, проходящих от одной торцевой поверхности к другой торцевой поверхности под определенным углом. Для работы в фотоэлектронном приборе микроканальную пластину располагают между фотокатодом и анодом (приемником выходного сигнала) таким образом, что одна торцевая поверхность матрицы микроканалов, являющаяся ее входной поверхностью, обращена к фотокатоду, а другая торцевая поверхность матрицы микроканалов, являющаяся ее выходной поверхностью, обращена к аноду (приемнику выходного сигнала). Микроканальная пластина также содержит входной и выходной контактные электроды, которые сформированы, соответственно, на входной и выходной поверхностях матрицы микроканалов в виде тонких электропроводных слоев из металлических материалов и предназначены для подачи на них питающего напряжения с целью формирования в микроканалах матрицы электрического поля, необходимого для работы микроканальной пластины в фотоэлектронном приборе. В большинстве вариантов конструктивных решений фотоэлектронных приборов слои контактных электродов выполняют из хрома или никель-хромовых сплавов или из титана. Слои контактных электродов на входе и на выходе в микроканалы матрицы обычно заглублены на небольшое расстояние, равное от 0,2 до 3,0 величины диаметра микроканала, что обусловлено обычно применяемыми технологическими способами формирования электродных слоев микроканальной пластины.
При работе фотоэлектронного прибора фотокатод, под воздействием падающего на него светового потока, эмитирует в вакуумное пространство фотоэлектроны, которые под действием приложенного электрического поля двигаются в направлении к приемнику выходного сигнала. В электронно-оптическом преобразователе таким приемником выходного сигнала является, как известно, люминесцентный экран, на котором формируется оптическое (видимое глазом) изображение объекта, излучающего световой поток.
Двигаясь от фотокатода к приемнику выходного сигнала, фотоэлектроны попадают в микроканалы матрицы микроканальной пластины со стороны ее входной, то есть, обращенной к фотокатоду и открытой поверхности и, ударяясь о стенки микроканалов, вызывают многократную генерацию вторичных электронов, за счет чего на выходе из микроканалов обеспечивается усиление электронного потока. Для дополнительного усиления электронного потока и, соответственно, повышения коэффициента усиления микроканальной пластины на ее поверхностях со стороны входа, в том числе, на поверхности стенок микроканалов матрицы, выполняют слои из материалов с высоким коэффициентом вторичной эмиссии.
Из практики известно, что некоторая часть падающего на полупрозрачный фотокатод светового потока, соответствующего спектральному диапазону чувствительности фотокатода, проходит сквозь фотокатод в вакуумное пространство фотоэлектронного прибора, где отражается от входной поверхности микроканальной пластины. Отраженный свет попадает обратно на фотокатод, в результате чего фотокатод испускает так называемые «паразитные», то есть, вызванные отраженным светом, фотоэлектроны. В электронно-оптическом преобразователе, особенно при сильном освещении фотокатода, такие «паразитные» фотоэлектроны способствуют появлению светящегося ореола или, другими словами, гало (светящейся кольцевой области) вокруг сильного светового пятна на экранном изображении и ухудшают частотно-контрастную характеристику экранного изображения.
Решению проблем, вызванных отраженным светом, а именно, проблеме подавления гало и улучшению контраста и разрешения изображения на экране электронно-оптического преобразователя (усилителя изображения) посвящено техническое решение микроканальной пластины, известное из публикации US5923120 (A) «Microchannel plate with a transparent conductive film on an electron input surface of a dynode» (Микроканальная пластина с прозрачной проводящей пленкой на поверхности ввода электронов динода), заявитель HAMAMATSU PHOTONICS KK (JP), МПК G01J1/00; G01T1/20; H01J1/32; H01J31/50; H01J43/10; H01J43/12; H01J43/24; H01J43/28; H01J43/04. Данное известное техническое решение микроканальной пластины принято в качестве ближайшего аналога заявляемого технического решения микроканальной пластины.
Из публикации US5923120 (A) известно, что используемая в усилителе изображения микроканальная пластина содержит динод с поверхностью падения электронов (то есть, входной поверхностью) и выходной поверхностью электронов, противоположной упомянутой поверхности падения электронов (то есть, выходной поверхностью). Причем динод сформирован в виде матрицы с множеством каналов, расположенных для прохождения электронов между указанной поверхностью падения электронов и указанной поверхностью выхода электронов. Известная микроканальная пластина также содержит электродный слой из проводящего материала, сформированный на входной поверхности упомянутого микроканального динода, который пропускает свет, падающий на открытую поверхность указанного электродного слоя, и имеет показатель преломления ниже, чем у материала, составляющего динод. В известном техническом решении микроканальной пластины электродный слой может быть изготовлен, что предпочтительно, из пленки ITO (индия-олова-оксида (In2O3 и SnO2)) или из пленки NESA (оксида олова SnO2).
Авторами изобретения, ближайшего аналога, на экранах различных усилителей изображения были измерены параметры гало, которые окружали световые пятна, являющиеся экранными изображениями падающих на фотокатоды световых потоков. А именно, были измерены параметры гало на экранах усилителей изображения с микроканальными пластинами, в которых электродный слой выполнен из пленки ITO и из пленки Inconel (Inconel - семейство аустенитных никель-хромовых жаропрочных сплавов). Для этого с помощью оптической системы с ПЗС-камерой (ПЗС - прибор с зарядовой связью) с экранов соответствующих усилителей изображения были сделаны цифровые снимки данных световых пятен и окружающих их гало. При съемке экспозиция устанавливалась таким образом, чтобы яркость светового пятна на экране усилителя изображения была равна 100 %-ной яркости на его цифровом изображении, то есть, соответствовала уровню насыщения ПЗС. На цифровых изображениях световых пятен и окружающих их гало были измерены внешние радиусы W90, W50 и W5 гало (то есть, радиусы областей гало, уменьшенные на величину радиуса светового пятна), соответствующие значениям яркости 5%, 50% и 90% от уровня насыщения ПЗС (см. фигуры 9 (a), 9 (b) в публикации патента US5923120 (A)). Размеры внешних радиусов W90, W50 и W5 гало, представленного на экране усилителя изображения с микроканальной пластиной, в которой электродный слой выполнен из пленки ITO, составляли порядка 200 мкм, 300 мкм и 2000 мкм соответственно. Для сравнения, размеры внешних радиусов W90, W50 и W5 гало, представленного на экране усилителя изображения с микроканальной пластиной, в которой электродный слой был выполнен из пленки Inconel, были больше и составляли порядка 300 мкм, 400 мкм и 3350 мкм соответственно (см. диаграммы на фигуре 10 в публикации патента US5923120 (A)).
Таким образом, при использовании в усилителе изображения известное техническое решение микроканальной пластины, ближайший аналог, способствует устранению недостатков изображения, которые вызваны негативным влиянием отраженного света, а именно, в некоторой степени подавляет гало и улучшает контраст и разрешение изображения на экране усилителя изображения.
Недостаток технического решения ближайшего аналога обусловлен тем, что материал, из которого формируют электродный слой, одновременно должен обладать несколькими свойствами, а именно, быть электрически проводящим, пропускать свет, падающий на открытую поверхность указанного электродного слоя, и иметь показатель преломления ниже, чем у материала, составляющего микроканальный динод. Такие специальные, относительно жесткие требования к свойствам материала электродного слоя существенно ограничивают перечень материалов и соответствующих способов нанесения этих материалов на поверхность, которые в данном техническом решении могут быть пригодны для выполнения электродного слоя на входной стороне микроканальной пластины. Вместе с этим, такие специальные требования к свойствам материала электродного слоя уменьшают количество конструктивный модификаций фотоэлектронных приборов, в которых микроканальная пластина, изготовленная по техническому решению ближайшего аналога, может быть применена. В практике серийного и массового производства микроканальных пластин указанные обстоятельства приводят к расширению номенклатуры изготавливаемых микроканальных пластин и, соответственно, к увеличению разнообразия технологических операций в процессе их изготовления, тем самым, уменьшают степень унификации процесса изготовления микроканальной пластины и фотоэлектронных приборов в целом.
Другой недостаток технического решения ближайшего аналога связан с тем, что возможные и предпочтительные варианты изготовления на стеклянной поверхности динода электродного слоя из пленки ITO (пленки индия-олова-оксида из In2O3 и SnO2) или из пленки NESA (оксида олова SnO2) предполагают осуществление технологического процесса при температуре не менее 450°С. Соответственно этому, в процессе изготовления электродного слоя микроканальный динод также неизбежно подвергается нагреванию до температуры не менее 450°С. Такое нагревание влечет за собой изменение свойств стекла, из которого выполнен микроканальный динод, в том числе, изменение параметра его электрической проводимости. В результате изменения электрической проводимости стекла предварительно рассчитанные рабочие параметры микроканальной пластины (в частности, геометрические параметры микроканального динода (матрицы), сила потребляемого микроканальной пластиной тока) с большой вероятностью могут оказаться не оптимальными для возможности обеспечения требуемых эксплуатационных характеристик микроканальной пластины, в том числе, коэффициента усиления МКП. Данное обстоятельство уменьшает степень надежности микроканальной пластины и процесса ее изготовления.
Другим недостатком возможного варианта выполнения электродного слоя из пленки ITO или из пленки NESA является то, что данные пленки неустойчивы к воздействию эмитируемых фотокатодом первичных электронов и довольно быстро разлагаются под их воздействием, что также уменьшает степень надежности микроканальной пластины.
Техническая проблема, на решение которой направлено заявляемое техническое решение микроканальной пластины, заключается в уменьшении яркости гало на экранном изображении и повышения частотно-контрастной характеристики изображения на экране электронно-оптического преобразователя при одновременном повышении степени унификации процесса изготовления микроканальной пластины, повышении степени надежности микроканальной пластины и процесса ее изготовления.
Указанная техническая проблема решается техническим решением микроканальной пластины, которая содержит выполненную из стекла и имеющую входную и выходную поверхности матрицу микроканалов, а также слой входного электрода и слой выходного электрода, которые являются электропроводными и покрывают, соответственно, входную и выходную поверхности матрицы микроканалов, причем стенки микроканалов матрицы обладают электропроводностью и способностью к вторичной электронной эмиссии, при этом согласно заявляемого технического решения упомянутая микроканальная пластина содержит прозрачный слой, который покрывает слой входного электрода.
В отличие от технического решения ближайшего аналога, в котором слой входного электрода должен быть прозрачным, в заявленном техническом решении микроканальной пластины электропроводный слой входного электрода возможно выполнить из материала с высоким коэффициентом отражения света. Вместе с этим, в заявленном техническом решении микроканальной пластины слой входного электрода покрыт прозрачным слоем, который, соответственно, образует входную поверхность микроканальной пластины. Благодаря такому выполнению покрытия на входной поверхности стеклянной матрицы микроканалов становится возможным при определенной толщине прозрачного слоя существенно уменьшить, за счет интерференции отраженных от границ прозрачного слоя световых волн, результирующую интенсивность отраженного от входной поверхности микроканальной пластины света определенных длин волн, в том числе, света в диапазоне наибольшего светопропускания и чувствительности фотокатода, предполагаемого для работы в составе фотоэлектронного прибора совместно с заявляемой микроканальной пластиной. Соответственно этому, при работе микроканальной пластины в составе фотоэлектронного прибора меньшее количество отраженного света попадет на фотокатод и вызовет его «паразитную» фотоэмиссию. Таким образом, заявленное техническое решение микроканальной пластины при ее работе в составе фотоэлектронного прибора позволяет существенно снизить вызванную отраженным светом фотоэмиссию фотокатода, что является техническим результатом заявленного технического решения микроканальной пластины. Данный технический результат уменьшает яркость гало на экранном изображении и повышает частотно-контрастную характеристику изображения на экране электронно-оптического преобразователя, то есть, решает соответствующую проблему заявленного технического решения.
Вместе с этим, в отличие от технического решения ближайшего аналога, заявленное техническое решение микроканальной пластины позволяет обеспечить более высокую степень унификации процесса изготовления микроканальной пластины. Это обусловлено тем, что в заявленном техническом решении микроканальной пластины не требуется, чтобы материал слоя входного электрода обладал какими либо другими особыми свойствами, кроме способности к достаточной электропроводности. Поэтому слой входного электрода может быть сформирован из тех же металлических материалов, которые обычно используют для формирования слоя входного электрода микроканальных пластин в большинстве конструктивных модификаций фотоэлектронных приборов. Вместе с этим, металлические материалы, как известно, имеют большой коэффициент отражения света. Следовательно, процесс изготовления микроканальной пластины в соответствии с заявленным техническим решением может быть осуществлен в условиях серийного и массового производства без дополнительного расширения номенклатуры изделий и, соответственно, без дополнительного увеличения разнообразия технологических операций, что является техническим результатом заявленного технического решения микроканальной пластины, решающим проблему повышения степени унификации процесса изготовления микроканальной пластины.
Таким образом, заявленное техническое решение микроканальной пластины решает проблему уменьшения яркости гало на экранном изображении и повышения частотно-контрастной характеристики изображения на экране электронно-оптического преобразователя при одновременном повышении степени унификации процесса изготовления микроканальной пластины.
Вместе с этим, в отличие от технического решения ближайшего аналога, слой входного электрода из металлического материала и прозрачный слой могут быть сформированы способами, не требующими нагревания до высоких температур, например, методом термического испарения в вакууме или электронно-лучевым методом. При применении таких способов формирования слоев в процессе изготовления микроканальной пластины стеклянная матрица микроканалов не подвергается температурному воздействию, которое могло бы привести к изменению свойств стекла микроканальной матрицы, в том числе, параметра его электрической проводимости. В свою очередь, сохранение, по меньшей мере, параметра проводимости стекла микроканальной матрицы в процессе изготовления микроканальной пластины обеспечивает оптимальность значений и величин рабочих параметров готовой микроканальной пластины (в частности, геометрических параметров микроканальной матрицы, силы потребляемого микроканальной пластиной тока), которые обычно рассчитывают предварительно на стадии проектирования конструкции и технологического процесса изготовления микроканальной пластины. Таким образом, заявленное техническое решение микроканальной пластины позволяет обеспечить заданные эксплуатационные характеристики, в том числе, заданный коэффициент усиления микроканальной пластины в результате ее изготовления, что является техническим результатом заявленного технического решения микроканальной пластины. Данный технический результат решает техническую проблему повышения надежности микроканальной пластины и процесса ее изготовления.
Вместе с этим, в заявленном техническом решении слой, образующий входную поверхность микроканальной пластины, то есть, ту поверхность, которая обращена к фотокатоду и открыта для падающих на нее фотоэлектронов, может быть сформирован из более устойчивых к электронной бомбардировке материалов, чем пленки ITO или NESA, которые, предпочтительно, образуют входную поверхность микроканальной пластины в техническом решении ближайшего аналога. За счет этого заявленное техническое решение микроканальной пластины позволяет обеспечить заданные эксплуатационные характеристики в течение более длительного срока эксплуатации микроканальной пластины в фотоэлектронном приборе, что является техническим результатом заявленного технического решения микроканальной пластины. Данный технический результат также решает техническую проблему повышения надежности микроканальной пластины.
Таким образом, заявленное техническое решение микроканальной пластины позволяет уменьшить яркость гало на экранном изображении и повысить частотно-контрастную характеристику изображения на экране электронно-оптического преобразователя и, одновременно с этим, повысить степень унификации процесса изготовления микроканальной пластины и степень надежности микроканальной пластины и процесса ее изготовления. То есть, заявленное техническое решение микроканальной пластины решает техническую проблему, на решение которой оно направлено.
Вместе с этим, реализация заявляемого технического решения микроканальной пластины расширяет арсенал средств аналогичного с ближайшим аналогом назначения, а именно, средств, предназначенных для уменьшения яркости гало на экранном изображении и повышения частотно-контрастной характеристики изображения на экране электронно-оптического преобразователя.
В частных случаях реализации технического решения заявляемой микроканальной пластины прозрачный слой может быть сформирован толщиной от 500 ангстрем до 700 ангстрем из оксида магния или оксида кремния или оксида алюминия, а слой входного электрода сформирован из хрома или никель-хромового сплава или титана. Данные частные случаи реализации микроканальной пластины позволяют существенно уменьшить количество отраженного от входной поверхности микроканальной пластины света в диапазоне длин волн от 600 нм до 950 нм, что соответствует диапазону наибольшей чувствительности и высокого светопропускания многощелочных и арсенид-галлиевых фотокатодов. Таким образом, данные частные случаи реализации микроканальной пластины, при их применении в электронно-оптическом преобразователе с многощелочным или арсенид-галлиевым фотокатодом, позволяют существенно уменьшить вызванную отраженным светом фотоэмиссию фотокатода и, тем самым, уменьшить яркость гало на экранном изображении и повысить частотно-контрастную характеристику изображения на экране электронно-оптического преобразователя.
В частном случае реализации технического решения заявляемой микроканальной пластины прозрачный слой, который покрывает слой входного электрода, может иметь высокий коэффициент вторичной эмиссии и дополнительно покрывать внутренние стенки микроканалов матрицы на различную глубину, например, на глубину, равную по величине от 2 до 5 диаметров микроканалов. При работе микроканальной пластины в составе фотоэлектронного прибора такое техническое решение позволяет дополнительно увеличить степень эмиссии вторичных электронов со стенок микроканалов матрицы и, тем самым, дополнительно повысить коэффициент усиления микроканальной пластины, а также, отношение сигнал/шум фотоэлектронного прибора с применением МКП. В отличие от заявленного технического решения, техническое решение ближайшего аналога не позволяет дополнительно повысить данные параметры, так как электрически проводящий слой на входной поверхности матрицы микроканалов не характеризуется высоким коэффициентом вторичной эмиссии.
Частный случай реализации технического решения заявляемой микроканальной пластины, когда прозрачный слой, который покрывает слой входного электрода, имеет высокий коэффициент вторичной эмиссии и также покрывает внутренние стенки микроканалов матрицы, дополнительно способствует более высокой степени унификации процесса изготовления микроканальной пластины, поскольку в данном случае прозрачный слой может быть сформирован поверх слоя входного электрода и на внутренних стенках микроканалов матрицы за одну технологическую операцию и из материалов и способами, которые обычно используются в производстве микроканальных пластин с целью повышения коэффициента усиления МКП и повышения отношения сигнал/шум фотоэлектронного прибора с применением МКП.
В заявляемой микроканальной пластине стекло, из которого выполнена матрица микроканалов, может представлять собой свинцово-силикатное стекло. В этом случае необходимую электропроводность и способность к вторичной электронной эмиссии стенок микроканалов обеспечивают формированием в каналах резистивно-эмиссионного слоя путем восстановительного отжига материала матрицы в атмосфере водорода. Образующийся в результате восстановительного отжига резистивно-эмиссионный слой состоит, упрощенно, из верхнего очень тонкого (толщиной 50-100 
) эмиссионного слоя на основе диоксида кремния SiO2 и других, содержащихся в стекле, оксидов, и нижнего, более толстого резистивного слоя с восстановленным свинцом. Свинец получается за счет восстановления оксида свинца PbO, содержащегося в свинцово-силикатном стекле. Слой на основе диоксида кремния SiO2 имеет коэффициент вторичной эмиссии более 1 и обеспечивает вторичную эмиссию электронов со стенок каналов. Резистивный слой с восстановленным свинцом обладает электропроводностью. Таким образом, внутренняя стенка каждого микроканала матрицы имеет хорошую электропроводность и способность к вторичной электронной эмиссии.
На фигуре 1 показан схематический вид в разрезе микроканальной пластины.
На фигуре 2 представлены графики, характеризующие значения коэффициента отражения от входной поверхности микроканальной пластины света с длинами волн в диапазоне от 400 нм до 940 нм в случаях, когда: микроканальная пластина содержит прозрачный слой, который покрывает слой входного электрода и сформирован толщиной 500 - 700 ангстрем из оксида магния, а слой входного электрода сформирован из хрома (график 1); в микроканальной пластине слой входного электрода не покрыт прозрачным слоем (график 2).
Микроканальная пластина содержит (фиг. 1) имеющую входную и выходную поверхности (на фигуре не обозначены) матрицу 1 микроканалов 2, слой выходного электрода 3, слой входного электрода 4 и прозрачный слой 5. Матрица 1 микроканалов 2 выполнена из стекла. Стенки (на фиг. не обозначено) микроканалов 2 матрицы 1 обладают электропроводностью и способностью к вторичной электронной эмиссии. Слой выходного электрода 3 и слой входного электрода 4 являются электропроводными и покрывают, соответственно, выходную поверхность матрицы 1 микроканалов 2 и входную поверхность матрицы 1 микроканалов 2. Прозрачный слой 5 покрывает слой входного электрода 4.
В частных случаях реализации технического решения заявляемой микроканальной пластины прозрачный слой 5 может быть сформирован толщиной от 500 ангстрем до 700 ангстрем из оксида магния или оксида кремния или оксида алюминия, при этом слой входного электрода 4 может быть сформирован из хрома или никель-хромового сплава или титана.
Графики 1 и 2 на фигуре 2 показывают значения коэффициента отражения от входной поверхности микроканальной пластины света с длинами волн в диапазоне от 400 нм до 940 нм в случаях, когда: микроканальная пластина содержит прозрачный слой 5, который покрывает слой входного электрода 4 и сформирован толщиной 500 - 700 ангстрем из оксида магния, а слой входного электрода 4 сформирован из хрома (график 1); в микроканальной пластине слой входного электрода 4 не покрыт прозрачным слоем (график 2). Из графиков 1 и 2 видно, что для определенных значений длин световых волн коэффициент отражения света от входной поверхности микроканальной пластины, выполненной с прозрачным слоем 5 толщиной от 500 до 700 ангстрем из оксида магния поверх сформированного из хрома слоя входного электрода 4 (график 1), существенно ниже, чем коэффициент отражения света от входной поверхности микроканальной пластины, в которой слой входного электрода 4 не покрыт прозрачным слоем (график 2). В частности, на графиках 1 и 2 видно, что в диапазоне длин волн наибольшей чувствительности и высокого светопропускания многощелочных и арсенид-галлиевых фотокатодов, составляющем от 600 нм до 950 нм, коэффициент отражения от входной поверхности микроканальной пластины света составляет (в % от всего светового потока, падающего на входную поверхность микроканальной пластины):
0,5-2 % в частном случае выполнения микроканальной пластины, когда прозрачный слой 5 сформирован толщиной от 500 до 700 ангстрем из оксида магния, а слой входного электрода 4 сформирован из хрома (график 1);
6,5-9,5 % в случае, когда в микроканальной пластине слой входного электрода 4 не покрыт прозрачным слоем (график 2).
Заявляемое техническое решение микроканальной пластины реализуют следующим образом.
Задают вид стекла, например, свинцово-силикатное стекло, для изготовления из него матрицы 1 микроканалов 2. Определяют необходимые геометрические параметры стеклянной матрицы 1 микроканалов 2, в том числе, ее толщину, определяемую как расстояние между входной и выходной поверхностями матрицы 1 микроканалов 2, диаметр и угол наклона микроканалов 2. При этом входной поверхностью матрицы 1 микроканалов 2 определяют торцевую поверхность матрицы 1, которая, при размещении и работе микроканальной пластины в фотоэлектронном приборе должна быть обращена в сторону упомянутого фотокатода. Соответственно, противоположную торцевую поверхность матрицы 1 микроканалов 2, которая при размещении микроканальной пластины в фотоэлектронном приборе должна быть обращена в сторону экрана, определяют как выходную поверхность матрицы 1 микроканалов 2. Известными техническими способами изготавливают матрицу 1 микроканалов 2 из заданного вида стекла. Изготовленную из свинцово силикатного стекла матрицу 1 микроканалов 2 подвергают восстановительному отжигу в атмосфере водорода. В результате восстановительного отжига вблизи поверхности стенок микроканалов 2 образуется резистивно-эмиссионный слой, состоящий, упрощенно, из верхнего очень тонкого (толщиной 50-100 А) эмиссионного слоя на основе диоксида кремния SiO2 и других, содержащихся в свинцово-силикатном стекле, оксидов, и нижнего, более толстого резистивного слоя с восстановленным свинцом. Слой на основе диоксида кремния SiO2 имеет коэффициент вторичной эмиссии более 1 и обеспечивает вторичную эмиссию электронов со стенок микроканалов 2. Резистивный слой с восстановленным свинцом обладает электропроводностью. Таким образом, посредством восстановительного отжига матрицы 1 микроканалов 2 обеспечивают необходимые показатели электропроводности и способности к вторичной электронной эмиссии стенок микроканалов 2 матрицы 1.
На входной и выходной поверхностях матрицы 1 микроканалов 2 известными способами, например, способом электронно-лучевого вакуумного напыления, формируют, соответственно, слой входного электрода 4 и слой выходного электрода 3 таким образом, чтобы упомянутые электродные слои покрывали, соответственно, входную и выходную поверхности матрицы 1 микроканалов 2. При этом в результате напыления материалов на входе и на выходе в микроканалы 2 слои входного электрода 4 и выходного электрода 3 могут быть заглублены в микроканалы 2 на небольшое расстояние, равное, например, от 0,2 до 3,0 диаметра микроканалов 2 матрицы 1. Далее поверх слоя входного электрода 4 формируют прозрачный слой 5 таким образом, чтобы прозрачный слой 5 покрывал слой входного электрода 4. Например, слой входного электрода 4 формируют из хрома или никель-хромового сплава или титана. При этом прозрачный слой 5 формируют толщиной от 500 до 700 ангстрем из оксида магния или оксида кремния или оксида алюминия.
В случае если необходимо дополнительно повысить коэффициент усиления микроканальной пластины, а также отношение сигнал/шум фотоэлектронного прибора, в котором предполагается использовать МКП, то прозрачный слой 5 формируют таким образом, чтобы он дополнительно покрывал внутренние стенки микроканалов 2 матрицы 1. В данном случае глубину покрытия внутренних стенок микроканалов 2 обеспечивают по величине, например, от 2 до 5 диаметров микроканалов, что является оптимальным для достижения максимального коэффициента усиления МКП. Причем для формирования прозрачного слоя 5 используют, например, те же материалы - оксид магния или оксид кремния или оксид алюминия, поскольку данные материалы имеют высокий коэффициент вторичной эмиссии.
Прозрачный слой 5 формируют, например, известным способом электронно-лучевого вакуумного напыления. Глубину нанесения прозрачного слоя 5 в микроканалы 2 матрицы 1 регулируют посредством изменения угла наклона напыляемой поверхности МКП относительно источника напыляемого материала. Технологические процессы формирования слоев выходного электрода 3, входного электрода 4 и прозрачного слоя 5 осуществляют при температуре не более 50°С. Толщины формируемых слоев контролируют известными способами, например, при помощи кварцевого резонансного датчика.
Изготовленные таким образом образцы микроканальной пластины используют в составе электронно-оптических преобразователей и других фотоэлектронных приборов.
При вышеописанных преимуществах перед техническим решением ближайшего аналога, заявляемое техническое решение микроканальной пластины при ее использовании в электронно-оптических преобразователях так же, как и техническое решение ближайшего аналога, позволяет уменьшить яркость гало на экранном изображении и повысить частотно-контрастную характеристику изображения на экране электронно-оптического преобразователя.
Так, измерения показали, что для определенных значений длин световых волн коэффициент отражения света от входной поверхности микроканальной пластины, выполненной с прозрачным слоем 5 толщиной от 500 до 700 ангстрем из оксида магния поверх сформированного из хрома слоя входного электрода 4, существенно ниже, чем коэффициент отражения света от входной поверхности микроканальной пластины, в которой слой входного электрода 4 не покрыт прозрачным слоем (графики 1 и 2 на фиг. 2).
Вместе с этим, тем же способом, который был использован авторами ближайшего аналога и описан выше, были измерены внешние радиусы W90, W50 и W5 гало, образовавшихся на экранах электронно-оптических преобразователей с арсенид-галлиевым фотокатодом и с образцами микроканальных пластин, изготовленных по заявленному техническому решению и в которых прозрачный слой 5 был сформирован толщиной от 500 до 700 ангстрем из оксида магния, а слой входного электрода 4 сформирован из хрома (случай 1). Также были измерены внешние радиусы W90, W50 и W5 гало, образовавшихся на экранах образцов электронно-оптических преобразователей с арсенид-галлиевым фотокатодом и с микроканальными пластинами, в которых слой входного электрода 4 не был покрыт прозрачным слоем (случай 2). В случае 2 значения W90, W50 и W5 составили, соответственно, 87 мкм, 174 мкм и 739,5 мкм. В случае 1 значения W90, W50 и W5 составили, соответственно, 43,5 мкм, 130,5 мкм и 623,5 мкм, что значительно меньше значений W90, W50 и W5, полученных в случае 2. Также очевидно, что полученные в вышеупомянутом случае 1 величины внешних радиусов W90, W50 и W5 гало значительно меньше, чем величины W90, W50 и W5, которые были получены в отношении микроканальной пластины, выполненной по техническому решению ближайшего аналога, и составляли 200 мкм, 300 мкм и 2000 мкм соответственно.
Данные результаты измерений показывают, что заявляемое техническое решение микроканальной пластины при ее использовании в электронно-оптических преобразователях позволяет уменьшить яркость гало на экранном изображении ЭОП.
Измерения также показали, что общий контраст изображения на экранах образцов ЭОП с использованием микроканальных пластин, изготовленных по заявленному техническому решению, был на 8%-12% лучше, чем в образцах ЭОП с использованием микроканальных пластин, в которых входной электрод 4 не был покрыт прозрачным слоем.
1. Микроканальная пластина, содержащая выполненную из стекла и имеющую входную и выходную поверхности матрицу микроканалов, а также слой входного электрода и слой выходного электрода, которые являются электропроводными и покрывают, соответственно, входную и выходную поверхности матрицы микроканалов, причем стенки микроканалов матрицы обладают электропроводностью и способностью к вторичной электронной эмиссии, отличающаяся тем, что упомянутая микроканальная пластина содержит прозрачный слой, который покрывает слой входного электрода, причем прозрачный слой сформирован толщиной от 500 до 700 ангстрем из оксида магния, или оксида кремния, или оксида алюминия.
2. Микроканальная пластина по п. 1, отличающаяся тем, что стекло, из которого выполнена матрица микроканалов, представляет собой свинцово-силикатное стекло.
3. Микроканальная пластина по п. 1, отличающаяся тем, что слой входного электрода сформирован из хрома, или никель-хромового сплава, или титана.
4. Микроканальная пластина по п. 1, отличающаяся тем, что прозрачный слой имеет высокий коэффициент вторичной эмиссии и покрывает внутренние стенки микроканалов матрицы.
5. Микроканальная пластина по п. 1, отличающаяся тем, что прозрачный слой имеет высокий коэффициент вторичной эмиссии и покрывает внутренние стенки микроканалов матрицы на глубину, равную по величине от 2 до 5 диаметров микроканалов.
