Способ изготовления многощелочного фотокатода

Изобретение относится к электронной технике, в частности к способу изготовления многощелочного фотокатода в индивидуальном стеклянном вакуумном баллоне, так называемом контейнере. В предлагаемом способе изготовления многощелочного фотокатода удаление активных газов из объема баллона (1) в процессе активировки осуществляют совмещением электролиза окислов стекла баллона (1) и отложения натрия на фотокатодном кольце (2) с обезгаживанием баллона (1) на стадии предварительного обезгаживания путем подачи положительного потенциала на анод (4) относительно фотокатодного кольца (2) (100-70) В в зависимости от длительности обезгаживания баллона. Технический результат - повышение чувствительности фотокатода и его разрешающей способности. 1 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к электровакуумной технике, в частности к способу изготовления многощелочного фотокатода в индивидуальном стеклянном вакуумном баллоне, в том числе в так называемом контейнере.

Известен способ изготовления многощелочного фотокатода в стеклянном вакуумном баллоне однокамерного электронно-оптического преобразователя (ЭОП) («Электровакуумная техникам. 1966 г. №40, с.49-56. Москва, Изд. «Энергия», Ленинград). В нем технологический процесс изготовления многощелочного фотокатода складывается из последовательного формирования сурьмяно-калиевого, сурьмяно-калиево-натриевого и сурьмяно-калиевого-натриевого-цезиевого фотокатодов. Сурьмяно-калиевый катод формируют путем обработки при температуре Т=180÷200°С в парах калия заданного слоя сурьмы, напыленной на стеклянную подложку, до достижения максимума фототока. Затем активировка сурьмяно-калиевого фотокатода в парах натрия при Т=205÷230°С приводит к дальнейшему росту фототока. Чувствительность сурьмяно-калиево-натриевого фотокатода получается в пределах Sp=10÷40 мкA/лм. Прогрев фотокатода перед активировкой цезием до температуры Т=180÷210°С, последующее цезирование увеличивает фототок до следующего максимума. При этом интегральная чувствительность сформированных щелочных фотокатодов не достигала Sop<200 мкА/лм.

Недостатком данного способа изготовления фотокатода является низкий уровень интегральной чувствительности, обусловленный трудностью определения необходимого момента прекращения активировок фотокатода из-за отсутствия ярко выраженного максимума фототока.

Известен также способ изготовления многощелочного фотокатода в стеклянном вакуумном баллоне, в так называемом контейнере (Операционная карта изготовления многощелочного фотокатода в контейнере, КУРШ 60201.70226, ОАО «Катода, прототип).

В известном способе сначала стеклянный вакуумный баллон обезгаживают откачкой на посту в процессе прогрева под печкой, в обезгаженном охлажденном баллоне на фотокатодную подложку известным термическим способом напыляют на слой сурьмы, обезгаживают ампулы калия и цезия, вакуумно-сочлененные с баллоном, и вскрывают ампулу калия. Затем при заданной температуре синтезируют двущелочной антимонид двухстадийной обработкой в парах калия нанесенного слоя сурьмы с одновременной диффузией в него натрия, откладывающегося на фотокатодном кольце в процессе электролиза окисла натрия стекла баллона. На синтезированный охлажденный двущелочной антимонид напыляют слой сурьмы, напускают в баллон пары цезия и поднимают температуру в печи до достижения максимума фототока в результате адсорбции цезия.

Недостатками известного способа изготовления многощелочного фотокатода являются невысокая чувствительность фотокатода и его разрешающая способность. В известном способе изготовления многощелочного фотокатода при обработке нанесенного слоя сурьмы калием и натрием происходит электролиз натрия стекла баллона. В процессе электролиза окисла натрия стекла баллона, согласно закону Фарадея, выделяется не только натрий, но и соответствующее количество кислорода в объем баллона. Поступающая в это время в баллон часть паров калия реагирует с кислородом, образовывая, в основном, окислы калия. В результате в синтезирующем двущелочном антимониде калия и натрия присутствуют примеси в виде окислов калия, что снижает выход возникших фотоэлектронов, а часть фотоэлектронов рассеивается, что приводит к снижению чувствительности и разрешающей способности. Содержание большего количества окислов в изготовленном многощелочном фотокатоде подтверждается его высокой прозрачностью и послойным анализом толщин фотокатода Оже-спектрометром, обнаружившим содержание кислорода по всей толщине фотослоя.

Задача, на решение которой направлен заявляемый способ изготовления многощелочного фотокатода, заключается в повышении чувствительности фотокатода и его разрешающей способности.

Решение поставленной задачи обеспечивается за счет удаления из объема баллона в процессе активировки фотокатода кислорода и других активных газов, образующихся при электролизе окислов стекла баллона. Это достигается тем, что при изготовлении многощелочного фотокатода в индивидуальном вакууме баллоне из натриевого стекла, включающем предварительное обезгаживание баллона прогревом в процессе откачки на посту, электролиз окислов стекла баллона и отложение натрия на фотокатодном кольце, синтезирование в условиях высокого вакуума двущелочного антимонида введением дозированного количества паров калия в напыленный слой сурьмы с одновременной диффузией в него отложенного на фотокатодном кольце натрия в процессе двухстадийной активировки, последующее напыление сурьмы при комнатной температуре и напуск паров цезия в процессе повышения температуры до максимального уровня фототока, в процессе активировки фотокатода удаление из объема баллона кислорода и других активных газов осуществляют совмещением электролиза окислов стекла баллона и отложения натрия на фотокатодном кольце с обезгаживанием баллона на стадии предварительного обезгаживания путем подачи положительного потенциала на анод относительно фотокатодного кольца (100-70) В в зависимости от длительности обезгаживания баллона. Величину положительного потенциала выбирают, исходя из необходимости завершения электролиза, обеспечивающего отложение натрия на фотокатодном кольце на стадии предварительного обезгаживания баллона и практическое исключение кислорода в баллоне в процессе формирования двущелочного антимонида. Исследование электролиза окисла натрия в применяемом стекле баллона при температуре Т=390°С показало, что электролиз окисла натрия при положительном потенциале на аноде 100 В обеспечивает отсутствие кислорода в процессе формирования двущелочного антимонида. Однако, при этом отложение натрия на фотокатодном кольце приводило к сильному обеднению натрием в районе анодного вывода, что приводило к трескам части баллонов. Снижение потенциала до 70 В в процессе обезгаживания около 5÷7 часов исключало треск стекла.

Сущность предлагаемого способа изготовления многощелочного фотокатода в индивидуальном вакуумном баллоне из натриевого стекла поясняется чертежом.

На чертеже изображен стеклянный баллон 1, внутри которого установлены фотокатодное кольцо 2 с фотокатодной подложкой 3, анод 4 с смонтированным в нем источником сурьмы 5. С баллоном 1 вакуумно сочленены ампулы калия 6 и цезия 7.

Предлагаемый способ изготовления многощелочного фотокатода реализован следующим образом.

Напаянный на вакуумную систему поста индивидуальный стеклянный вакуумный баллон 1 откачивают и обезгаживают в процессе прогрева под печью при температуре Т=390°С. В процессе обезгаживания на анод 4 подают положительный потенциал относительного фотокатодного кольца 2. Величину потенциала устанавливают в зависимости от длительности времени обезгаживания. При длительности обезгаживания баллона 1 t0≈4 часа устанавливают потенциал около 100 В, снижая величину потенциала до 70 В с увеличением длительности обезгаживания. При этом на стадии обезгаживания баллона в процессе электролиза откладывается натрий на фотокатодном кольце 2, количество которого устойчиво сохраняется до следующей операции, а выделившийся кислород полностью откачивается совместно с другими газами. Затем после охлаждения баллона на фотокатодную подложку 3 напыляют термическим способом необходимый слой сурьмы из источника 5, смонтированного в аноде 4, обезгаживают вакуумно сочлененные с баллоном ампулы калия 6 и цезия 7 и вскрывают ампулу калия. Далее при достижении давления Р<10-6 мм рт.ст. в баллоне опускают печь на посту и начинают откачку, поднимают температуру в печи. При достижении температуры на баллоне Т=200÷230°С удаляют откачкой газы, адсорбированные в процессе вскрытия ампулы калия 6. С момента достижения температуры Т=300°С начинают обработку слоя сурьмы в парах калия с одновременной диффузией отложенного натрия на фотокатодном кольце 2. В атмосфере, свободной от кислорода, осуществляют синтезирование двухщелочного антимонида двухстадийной активировкой с контролем фототока. Образующийся фототок контролируют как разницу токов в цепи фотокатодное кольцо 2 и анод 4 при освещенности фотокатода и в отсутствие освещения. При достижении уровня фототока iф≈0,4÷0,6 µА завершают первую стадию активировки, останавливают прогрев и поднимают печь. Затем при комнатной температуре на первичный двущелочной антимонид напыляют второй заданный слой сурьмы. На второй стадии активировки проработку напыляемого слоя сурьмы поступающими щелочными металлами проводят при сниженной температуре. При достижении значения фототока нескольких микроампер завершают вторую стадию активировки. После охлаждения сформированного двущелочного антимонида напыляют на него третий слой сурьмы. Затем осуществляют вскрытие ампулы цезия 7, опускают печь и проводят откачку баллона с постепенным подъемом температуры. В процессе цезирования проводят измерение фототока и тока проводимости в цепи фотокатодное кольцо 2 - анод 4 по мере подъема температуры. При прекращении роста фототока подъем температуры останавливают, поднимают печь и завершаются изготовление многощелочного фотокатода. Измеряют фототек после охлаждения фотокатода.

Изготовленный многощелочной фотокатод отличается содержанием низкого уровня примесей, прежде всего в виде окислов, что повышает чувствительность в красной области спектральной характеристики и разрешающую способность. При низком содержании примесей в виде окислов увеличение толщины фотокатода может привести к дальнейшему повышению чувствительности.

Способ изготовления многощелочного фотокатода в индивидуальном вакуумном баллоне из натриевого стекла, включающий предварительное обезгаживание баллона прогревом в процессе откачки на посту, электролиз окислов стекла баллона и отложение натрия на фотокатодном кольце, синтезирование в условиях высокого вакуума двущелочного антимонида введением дозированного количества паров калия в напыленный слой сурьмы с одновременной диффузией в него отложенного на фотокатодном кольце натрия в процессе двухстадийной активировки, последующее напыление сурьмы при комнатной температуре и напуск паров цезия в процессе повышения температуры до максимального уровня фототока, отличающийся тем, что в процессе активировки из объема баллона удаляют активные газы путем совмещения электролиза окислов стекла баллона и отложения натрия на фотокатодном кольце с обезгаживанием баллона на стадии предварительного обезгаживания путем подачи положительного потенциала на анод относительно фотокатодного кольца (100-70) В в зависимости от длительности обезгаживания баллона.



 

Похожие патенты:

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.

Изобретение относится к фотоэлектронным приборам, а более конкретно к технологии изготовления фотокатода. .

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.

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

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

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

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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

Наверх