Способ изготовления и устройство чувствительного фотокатода

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.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретения относятся к области физики, а именно, к способам изготовления фотокатодов и устройствам для изготовления фотокатодов, предназначенных для использования их в различных областях промышленности, техники, а также для научных исследований.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Изготовление фотокатодов высокого качества, с высокой квантовой эффективностью, с высокой повторяемостью, длительным сроком использования является актуальной проблемой настоящего времени.

Известно, что фотокатоды изготавливают, например, ваккумно-плазменным распылением, однако указанный способ при его трудоемкости и сложности, а также относительно высокой стоимости имеет низкую повторяемость результата. Кроме того, для получения подобным способом фотокатодов необходима герметизация рабочей зоны, что сильно усложняет конструкцию фотокатода, встает проблема герметизации токовводов, жесткости их крепления.

Известен, например, способ нанесения покрытия на тело, выполненное из металла, минерала, стекла или пластика, отличающийся тем, что для получения покрытия с максимально высокой степенью регулярности покрытие наносят посредством холодной лазерной абляции при перемещении тела через плазменный факел, возникающий при абляции из движущейся мишени, а для осуществления абляции используют лазерное устройство, выполненное на основе пикосекундного лазера для холодной абляции, а также тело с покрытием, выполненное из металла, стекла или пластика, отличающееся тем, что покрытие нанесено посредством холодной лазерной абляции с использованием лазерного устройства, выполненного на основе пикосекундного лазера для холодной абляции, и при перемещении тела через плазменный факел, возникающий при абляции из движущейся мишени, для получения покрытия с максимально высокой степенью регулярности [1].

Известен 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, а также известен второй вариант упомянутого способа 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 [2].

Однако, возникает необходимость в создании простого способа изготовления фотокатода, обладающего высокой повторяемостью результатов, который позволял бы изготавливать фотокатоды ультрафиолетового диапазона любой сложности, в том числе позволял бы изготавливать фотокатоды, имеющие сложный состав, которые обладали бы высокой квантовой эффективностью, а также большим ресурсом, отличались бы высокой равномерностью нанесения активатора, такого способа, который позволял бы осуществлять изготовление фотокатодов без герметизации корпуса. Для осуществления вышеописанного способа изготовления фотокатодов требуется изготовление соответствующего устройства.

Техническим результатом, на достижение которого направлены предложенные изобретения, является создание такого способа изготовления фотокатода, который был бы достаточно простым, не трудоемким, обладал бы высокой повторяемостью результатов, который позволял бы изготавливать фотокатоды ультрафиолетового диапазона любой сложности, в том числе сложного состава, с высокой квантовой эффективностью, большим ресурсом, с высокой равномерностью нанесения активатора, позволял бы осуществлять изготовление фотокатодов без герметизации корпуса, а также техническим результатом является создание такого устройства для изготовления фотокатода, которое было бы эргономичным, надежным, простым в эксплуатации, экономичным, позволяло бы изготавливать фотокатоды ультрафиолетового диапазона различного состава, любой сложности, в том числе сложного состава, с высокой квантовой эффективностью, большим ресурсом, с высокой равномерностью нанесения активатора, позволяло бы осуществлять изготовление фотокатодов без герметизации корпуса.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Технический результат достигается тем, что предложен способ изготовления фотокатода, в котором осуществляют наращивание тонкого покрытия на поверхности подложки, как гомогенного, так и комбинированного, посредством импульсного лазерного напыления тонких пленок, для чего обеспечивают взаимодействие лазерного луча с мишенью, в том числе, обеспечивают 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.

Также предложен способ изготовления фотокатода, в котором осуществляют наращивание тонкого покрытия на поверхности подложки, как гомогенного, так и комбинированного, посредством импульсного лазерного напыления тонких пленок, для чего обеспечивают взаимодействие лазерного луча с мишенью, в том числе 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, при этом изготовление фотокатода начинают с подготовки мишени и подложки, для чего представленный материал, в том числе, в виде сухого порошка, для обеспечения качественного нанесения прессуют до достижения требуемой плотности материала, далее осуществляют подготовку подложки тем, что проводят механическую чистку, лазерную чистку импульсным лазером, химическую чистку, в том числе, в 50%-ом растворе соляной кислоты, промывку в дистиллированной воде, сушку при комнатной температуре, далее подложку и мишень устанавливают в камере так, чтобы их нормали совпадали, при этом угол падения лазерного луча устанавливают в пределах 45-120°С, в зависимости от плотности мишени, при этом, чем плотнее мишень, тем острее устанавливают угол, подложку и мишень помещают в ваккуумную камеру, осуществляют откачку вакуумной камеры до давления, достаточного для нанесения качественного покрытия, нагревают подложку до температуры порядка 60°С полупроводниковым лазером, излучение которого пропускают в камеру через кварцевое окно, температуру подложки контролируют термопарой или бесконтактным термометром, после нагрева подложки на поверхность мишени подают сфокусированное импульсное лазерное излучение, при этом используют твердотельный лазер с ламповой накачкой и пассивной модуляцией добротности, резонатор лазера линейный с плоскими зеркалами, насыщающийся поглотитель устанавливают у глухого зеркала, его положение подбирают для получения максимально коротких импульсов, мощность и частоту лазера регулируют блоком питания импульсной лампы, таким образом, чтобы энергия в каждой вспышке ненамного превосходила порог образования лазерной плазмы, длительность процесса нанесения подбирают в зависимости от материала мишени, плотности мишени и желаемой толщины пленки, в процессе нанесения покрытия, для обеспечения улучшения диффузии частиц плазменного облака в материал подложки, подложку поддерживают в нагретом состоянии, после окончания работы лазера подложку оставляют в камере под вакуумом и отжигают при температуре порядка 60°С в течение нескольких часов, после отжига и извлечения подложки с нанесенным покрытием к готовому фотокатоду припаивают токовводы.

Вышеуказанные способы осуществляют, используя предложенное устройство для изготовления фотокатода, предназначенное для осуществления наращивания тонкого покрытия на поверхности подложки, как гомогенного, так и комбинированного, посредством импульсного лазерного напыления тонких пленок, выполненное с обеспечением взаимодействия лазерного луча с мишенью, с обеспечением, в том числе, поглощения электромагнитной энергии, отвода тепла мишенью, расплавление материала мишени, испарение, многофотонную ионизацию, образование плазмы, свечение плазмы, обратное тормозное излучение, расширение плазменного облака, включающего материал мишени при начальной температуре плазмы в облаке в диапазоне 5000-15000 К, включающее вакуумную камеру с системой крепления мишени и подложки, с окном для ввода лазерного излучения, с окном для ввода излучении полупроводникового лазера для подогрева подложки, измеритель вакуума, форвакуумный насос, вакуумный насос турбомолекулярный, оптику, в том числе объектив, фокусирующий лазерное излучение на мишени, нагреватель бесконтактный в виде лазера полупроводникового, импульсный твердотельный лазер с ламповой накачкой и пассивной модуляцией добротности, резонатор лазера линейный с плоскими зеркалами, с установленным насыщающимся поглотителем у глухого зеркала, с подбором положения для получения максимально коротких импульсов с требуемыми параметрами импульсного твердотелого лазера, в том числе с длиной волны порядка 1064 нм, длительностью импульса порядка 100 нс, энергией в импульсе порядка 0-1 Дж, частотой в диапазоне порядка 0-20 Гц, поляризацией круговой, многомодовым составом выходного излучения.

Вышеуказанные способы осуществляют, используя также устройство для изготовления фотокатода, предназначенное для наращивания тонкого покрытия на поверхности подложки, как гомогенного, так и комбинированного, посредством импульсного лазерного напыления тонких пленок, включающее вакуумную камеру с системой крепления мишени и подложки, окно для ввода лазерного излучения, измеритель вакуума, форвакуумный насос, вакуумный насос турбомолекулярный, оптику, фокусирующую лазерное излучение на мишени, нагреватель бесконтактный в виде лазера полупроводникового, импульсный твердотельный лазер с ламповой накачкой и пассивной модуляцией добротности, резонатор лазера линейный с плоскими зеркалами, с установленным насыщающимся поглотителем у глухого зеркала, с подбором положения для получения максимально коротких импульсов с такими параметрами импульсного твердотелого лазера, как длина волны порядка 1064 нм, длительность импульса порядка 100 нс, энергия в импульсе порядка 0-1 Дж, частота в диапазоне порядка 0-20 Гц, поляризация круговая, многомодовый состав выходного излучения, выполненное с обеспечением установки угла падения лазерного луча в пределах 45-120°С, учитывающей плотность мишени таким образом, что чем плотнее мишень, тем острее устанавливаемый угол падения, выполненное с размещением подложки и мишени в вакуумной камере, с осуществлением откачки вакуумной камеры до давления, достаточного для нанесения покрытия требуемого качества, с нагреванием подложки до температуры порядка 60°С полупроводниковым лазером, с пропусканием излучения в камеру через кварцевое окно, с обеспечением контроля температуры подложки термопарой или бесконтактным термометром, с подачей после нагрева подложки на поверхность мишени сфокусированного импульсного лазерного излучения, с использованием твердотельного лазера с ламповой накачкой и пассивной модуляцией добротности, резонатора лазера линейного с плоскими зеркалами, с установкой насыщающегося поглотителя у глухого зеркала, с подбором положения для получения максимально коротких импульсов, с регулированием мощности и частоты лазера блоком питания импульсной лампы, таким образом, чтобы энергия в каждой вспышке ненамного превосходила порог образования лазерной плазмы, с подбором длительности процесса нанесения в зависимости от материала мишени, плотности мишени и желаемой толщины пленки в процессе нанесения покрытия, с обеспечением улучшения диффузии частиц плазменного облака в материал подложки путем поддержания подложки в нагретом состоянии, при начальной температуре плазмы в облаке в диапазоне 5000-15000 К, с оставлением, после окончания работы лазера, подложки в вакуумной камере под вакуумом и выполнением последующего отжига подложки при температуре порядка 60°С в течение нескольких часов.

На Фиг.1 представлен схематично способ изготовления фотокатода, описывающий взаимодействие лазерного излучения с мишенью, процесс образование плазмы, расширение плазменного облака, включающего материал мишени, взаимное расположение мишени и подложки.

Предложенное устройство для изготовления фотокатода включает вакуумную камеру с системой крепления мишени и подложки, окном для ввода лазерного излучения, окном для ввода излучении полупроводникового лазера для подогрева подложки 1, измеритель вакуума 2, форвакуумный насос 3, вакуумный насос турбомолекулярный 4, импульсный твердотельный лазер 5, объектив, фокусирующий лазерное излучение на мишени 6, нагреватель бесконтактный в виде полупроводникового лазера 7.

Схема устройства для изготовления фотокатода, представленная на Фиг.2, включает следующие основные блоки, где:

1 - акуумная камера с системой крепления мишени и подложки, окном для ввода лазерного излучения, окном для ввода излучении полупроводникового лазера для подогрева подложки,

2 - измеритель вакуума,

3 - форвакуумный насос,

4 - вакуумный насос турбомолекулярный,

5 - ипульсный твердотельный лазер,

6 - объектив, фокусирующий лазерное излучение на мишени

7 - нагреватель бесконтактный в виде полупроводникового лазера.

Способ изготовления фотокатода осуществляют следующим образом.

Фотокатод изготавливают, например, из металлической подложки, на которую наносят тонкую пленку активатора. В качестве металлической подложки можно использовать, например, пластины из меди, никеля, наноструктуированные металлические подложки. С помощью вышеописанного способа осуществляют наращивание тонкого покрытия на поверхности подложки посредством импульсного лазерного напыления тонких пленок, для чего обеспечивают взаимодействие лазерного луча с мишенью, в том числе 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. Наносят покрытия, например из галогенидных соединений, например, CsI, CsBr, полупроводниковых материалов, например, Si, Ge, AsGA. Покрытия могут быть гомогенными, или комбинированными.

Изготовление фотокатода начинают с подготовки мишени и подложки. Если материал для нанесения представлен в виде сухого порошка, то для качественного нанесения порошок прессуют, например, в таблетку для обеспечения достаточной плотности материала, чтобы в процессе изготовления фотокатода мишень не была пробита лазерным излучением на большую глубину, чем 2-3 мм. Если материал для нанесения представлен в виде кристалла или иного плотного материала, то дополнительную обработку не осуществляют, поскольку материал, в этом случае, уже обладает достаточной прочностью. Далее осуществляют подготовку подложки тем, что проводят механическую чистку, лазерную чистку импульсным лазером, химическую чистку в 50%-ом растворе соляной кислоты, промывку в дистиллированной воде, сушку при комнатной температуре. Такой тщательной обработкой подложки обеспечивают получение качественного покрытия активатора.

Далее подложку и мишень устанавливают в ваккумной камере так, чтобы их нормали совпадали, при этом угол падения лазерного луча устанавливают в пределах 45-120°С, в зависимости от плотности мишени - чем плотнее мишень, тем острее устанавливают угол.

Затем осуществляют откачку вакуумной камеры примерно до 10-5-10-4 торр. - давления, достаточного для нанесения качественного покрытия, при этом не требуется сверхвысокого вакуума, так как скорость частиц в плазменном облаке достаточно высока - порядка 104 м/с, поэтому частицы не успевают взаимодействовать с примесями в объеме камеры.

Далее нагревают подложку до температуры порядка 60°С полупроводниковым лазером, излучение которого проникает в камеру через кварцевое окно. Температуру подложки контролируют термопарой или бесконтактным термометром.

После нагрева подложки на поверхность мишени подают сфокусированное импульсное лазерное излучение. Например, используют твердотельный лазер с ламповой накачкой и пассивной модуляцией добротности, резонатор лазера линейный с плоскими зеркалами, при этом насыщающийся поглотитель устанавливают у глухого зеркала, его положение подбирают для получения максимально коротких импульсов.

Используют, например, лазер со следующими параметрами:

- длиной волны порядка 1064 нм,

- длительностью импульса порядка 100 нс,

- энергией в импульсе порядка 0-1 Дж,

- частотой в диапазоне порядка 0-20 Гц,

- поляризацией круговой,

- многомодовым составом излучения.

Мощность и частоту лазера регулируют блоком питания импульсной лампы. Для получения качественного покрытия необходимо, чтобы энергия в каждой вспышке ненамного превосходила порог образования лазерной плазмы, иначе растет вероятность разлета крупных частиц мишени и осаждение их на подложке, что ухудшает качество покрытия. Длительность процесса нанесения подбирают экспериментально, в зависимости от материала мишени, плотности мишени и желаемой толщины пленки. Тонкие пленки - с толщиной порядка нескольких десятков нанометров из плотных материалов, например, в качестве которого используют кристалл CsI, или плотно спрессованный CsBr, наносят в течение нескольких минут, например, 1-10 минут, при этом частота следования лазерных импульсов составляет примерно 20 Гц. В процессе нанесения покрытия, для улучшения диффузии частиц плазменного облака в материал подложки, ее поддерживают в нагретом состоянии.

После окончания работы лазера подложку оставляют в камере под вакуумом и отжигают при температуре порядка 60°С в течение нескольких часов, например, 3-х часов. Отжиг существенно улучшает квантовый выход фотокатода, так как удаляет из новообразованной пленки нежелательные примеси, преимущественно - пары воды.

После отжига образец извлекают из вакуумной камеры, к полученному фотокатоду припаивают токовводы.

Предлагаемые изобретения достаточно просты и универсальны в применении, при этом позволяют получать пленки, не уступающие по качеству пленкам, изготовленным традиционными способами нанесения, такими, например, как распыление, химическое осаждение.

При изготовлении фотокатодов при правильно подобранном режиме работы лазера, импульсное лазерное осаждение особенно эффективно для нанесения покрытий сложного стехиометрического состава, поскольку обладает высокой скоростью роста пленок, эргономичностью, простотой настройки.

Таким образом, достигнут технический результат предложением такого способа изготовления фотокатода, который является достаточно простым, не трудоемким, обладает высокой повторяемостью результатов, позволяет изготавливать фотокатоды ультрафиолетового диапазона любой сложности, в том числе сложного состава, с высокой квантовой эффективностью, большим ресурсом, с высокой равномерностью нанесения активатора, позволяет осуществлять изготовление фотокатодов без герметизации корпуса, а также технический результат достигнут созданием такого устройства для изготовления фотокатода, которое является эргономичным, надежным, простым в эксплуатации, экономичным, позволяет изготавливать фотокатоды ультрафиолетового диапазона различного состава любой сложности, в том числе сложного состава, с высокой квантовой эффективностью.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ

Предложенные изобретения - способ изготовления фотокатода и устройство для изготовления фотокатода - относятся к области физики, и могут найти широкое применение в различных областях промышленности, техники, а также для научных исследований. Устройство и способ реализованы, опробованы практически, ожидаемые результаты подтвердились, а именно: способ изготовления фотокатода является достаточно простым, не трудоемким, обладает высокой повторяемостью результатов, позволяет изготавливать фотокатоды ультрафиолетового диапазона любой сложности, в том числе сложного состава, с высокой квантовой эффективностью, большим ресурсом, с высокой равномерностью нанесения активатора. Способ позволяет осуществлять изготовление фотокатодов без герметизации корпуса. Устройство для изготовления фотокатода является эргономичным, надежным, простым в эксплуатации, экономичным, позволяет изготавливать фотокатоды ультрафиолетового диапазона различного состава любой сложности, с высокой квантовой эффективностью.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ:

1. Патент РФ №2425908, С23С 14/28 (МПК 2006.01), публ. 10.08.2011

2. Патент РФ №2346352, H01J 9/12 (МПК 2006.01), публ. 10.02.2009

1. Способ изготовления фотокатода, в котором осуществляют наращивание тонкого покрытия на поверхности подложки, как гомогенного, так и комбинированного, посредством импульсного лазерного напыления тонких пленок, для чего обеспечивают взаимодействие лазерного луча с мишенью, в том числе, обеспечивают 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.

2. Способ изготовления фотокатода, в котором осуществляют наращивание тонкого покрытия на поверхности подложки, как гомогенного, так и комбинированного, посредством импульсного лазерного напыления тонких пленок, для чего обеспечивают взаимодействие лазерного луча с мишенью, в том числе 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, при этом изготовление фотокатода начинают с подготовки мишени и подложки, для чего представленный материал, в том числе, в виде сухого порошка, для обеспечения качественного нанесения прессуют до достижения требуемой плотности материала, далее осуществляют подготовку подложки тем, что проводят механическую чистку, лазерную чистку импульсным лазером, химическую чистку, в том числе, в 50%-ном растворе соляной кислоты, промывку в дистиллированной воде, сушку при комнатной температуре, далее подложку и мишень устанавливают в камере так, чтобы их нормали совпадали, при этом угол падения лазерного луча устанавливают в пределах 45-120°С, в зависимости от плотности мишени, при этом, чем плотнее мишень, тем острее устанавливают угол, подложку и мишень помещают в вакуумную камеру, осуществляют откачку вакуумной камеры до давления, достаточного для нанесения качественного покрытия, нагревают подложку до температуры порядка 60°С полупроводниковым лазером, излучение которого пропускают в камеру через кварцевое окно, температуру подложки контролируют термопарой или бесконтактным термометром, после нагрева подложки на поверхность мишени подают сфокусированное импульсное лазерное излучение, при этом используют твердотельный лазер с ламповой накачкой и пассивной модуляцией добротности, резонатор лазера линейный с плоскими зеркалами, насыщающийся поглотитель устанавливают у глухого зеркала, его положение подбирают для получения максимально коротких импульсов, мощность и частоту лазера регулируют блоком питания импульсной лампы, таким образом, чтобы энергия в каждой вспышке ненамного превосходила порог образования лазерной плазмы, длительность процесса нанесения подбирают в зависимости от материала мишени, плотности мишени и желаемой толщины пленки, в процессе нанесения покрытия, для обеспечения улучшения диффузии частиц плазменного облака в материал подложки, подложку поддерживают в нагретом состоянии, после окончания работы лазера подложку оставляют в камере под вакуумом и отжигают при температуре порядка 60°С в течение нескольких часов, после отжига и извлечения подложки с нанесенным покрытием к готовому фотокатоду припаивают токовводы.

3. Устройство для изготовления фотокатода, предназначенное для осуществления наращивания тонкого покрытия на поверхности подложки, как гомогенного, так и комбинированного, посредством импульсного лазерного напыления тонких пленок, выполненное с обеспечением взаимодействия лазерного луча с мишенью, с обеспечением, в том числе, поглощения электромагнитной энергии, отвода тепла мишенью, расплавление материала мишени, испарение, многофотонную ионизацию, образование плазмы, свечение плазмы, обратное тормозное излучение, расширение плазменного облака, включающего материал мишени при начальной температуре плазмы в облаке в диапазоне 5000-15000 К, включающее вакуумную камеру с системой крепления мишени и подложки, с окном для ввода лазерного излучения, с окном для ввода излучения полупроводникового лазера для подогрева подложки, измеритель вакуума, форвакуумный насос, вакуумный насос турбомолекулярный, оптику, в том числе объектив, фокусирующий лазерное излучение на мишени, нагреватель бесконтактный в виде лазера полупроводникового, импульсный твердотельный лазер с ламповой накачкой и пассивной модуляцией добротности, резонатор лазера линейный с плоскими зеркалами, с установленным насыщающимся поглотителем у глухого зеркала, с подбором положения для получения максимально коротких импульсов с требуемыми параметрами импульсного твердотелого лазера, в том числе с длиной волны порядка 1064 нм, длительностью импульса порядка 100 нс, энергией в импульсе порядка 0-1 Дж, частотой в диапазоне порядка 0-20 Гц, поляризацией круговой, многомодовым составом выходного излучения.

4. Устройство для изготовления фотокатода, предназначенное для наращивания тонкого покрытия на поверхности подложки, как гомогенного, так и комбинированного, посредством импульсного лазерного напыления тонких пленок, включающее вакуумную камеру с системой крепления мишени и подложки, окно для ввода лазерного излучения, измеритель вакуума, форвакуумный насос, вакуумный насос турбомолекулярный, оптику, фокусирующую лазерное излучение на мишени, нагреватель бесконтактный в виде лазера полупроводникового, импульсный твердотельный лазер с ламповой накачкой и пассивной модуляцией добротности, резонатор лазера линейный с плоскими зеркалами, с установленным насыщающимся поглотителем у глухого зеркала, с подбором положения для получения максимально коротких импульсов с такими параметрами импульсного твердотелого лазера, как длина волны порядка 1064 нм, длительность импульса порядка 100 нс, энергия в импульсе порядка 0-1 Дж, частота в диапазоне порядка 0-20 Гц, поляризация круговая, многомодовый состав выходного излучения, выполненное с обеспечением установки угла падения лазерного луча в пределах 45-120°С, учитывающей плотность мишени таким образом, что чем плотнее мишень, тем острее устанавливаемый угол падения, выполненное с размещением подложки и мишени в вакуумной камере, с осуществлением откачки вакуумной камеры до давления, достаточного для нанесения покрытия требуемого качества, с нагреванием подложки до температуры порядка 60°С полупроводниковым лазером, с пропусканием излучения в камеру через кварцевое окно, с обеспечением контроля температуры подложки термопарой или бесконтактным термометром, с подачей после нагрева подложки на поверхность мишени сфокусированного импульсного лазерного излучения, с использованием твердотельного лазера с ламповой накачкой и пассивной модуляцией добротности, резонатора лазера линейного с плоскими зеркалами, с установкой насыщающегося поглотителя у глухого зеркала, с подбором положения для получения максимально коротких импульсов, с регулированием мощности и частоты лазера блоком питания импульсной лампы, таким образом, чтобы энергия в каждой вспышке ненамного превосходила порог образования лазерной плазмы, с подбором длительности процесса нанесения в зависимости от материала мишени, плотности мишени и желаемой толщины пленки в процессе нанесения покрытия, с обеспечением улучшения диффузии частиц плазменного облака в материал подложки путем поддержания подложки в нагретом состоянии, при начальной температуре плазмы в облаке в диапазоне 5000-15000 К, с оставлением, после окончания работы лазера, подложки в вакуумной камере под вакуумом и выполнением последующего отжига подложки при температуре порядка 60°С в течение нескольких часов.



 

Похожие патенты:

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

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 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.
Наверх