Входное окно для вакуумных фотоэлектронных приборов проксимити типа

Изобретение относится к области полупроводниковой техники. Входное окно предназначено для использования в вакуумных фотоэлектронных приборах проксимити типа. Технический результат - упрощение технологии изготовления входного окна, в том числе для фотокатодов на основе гетероэпитаксиальных структур, а также обеспечение значительного коэффициента усиления фотоэлектронных приборов типа проксимити при увеличении их электрической прочности и повышении пробивного напряжения. Входное окно для вакуумных фотоэлектронных приборов типа проксимити выполнено чашеобразной формы, составным, включающим боковую часть конусообразной формы, имеющую ступенчатый выступ со стороны меньшего диаметра, и плоское дно, имеющее ступенчатый выступ вдоль края, соединенные посредством примыкания соответствующих ступенчатых выступов друг к другу, причем соединение зафиксировано индиевым уплотнением. 2 ил.

 

Входное окно предназначено для вакуумных фотоэлектронных приборов проксимити типа.

Известен класс фотоэлектронных приборов типа проксимити, предназначенных для регистрации оптических изображений, как правило, низкого уровня освещенности в различных спектральных диапазонах. Особенностью конструкции приборов типа проксимити (от англ. proximity - приближение) является малое расстояние между фотокатодом, преобразующим оптический сигнал в поток электронов, и экраном, формирующим изображение. Класс данных приборов включает электронно-оптические преобразователи для усиления яркости и фоточувствительные приборы для регистрации изображений в виде электрического сигнала. В первом случае экраном является люминесцентный слой на аноде, формирующий изображение в оптическом диапазоне, во втором случае экраном является электронно-чувствительная матрица ППЗ (прибор с переносом заряда), формирующая электрический сигнал.

Так, например, известен патент US №6281572 от 28.08.2001 (патентообладатель Chatles Stark Draper Lab., Inc., Cambridge (US)), в котором описан фотоэлектронный прибор типа проксимити. Прибор имеет входное окно с фотокатодом (на рисунке обозначено как «катод»), выполненное в виде сплошной пластины трапециевидной формы, приближенной дном к аноду с матрицей формирования изображения. Данное входное окно выбрано в качестве прототипа.

Недостаток данного технического решения заключается в невозможности получения большого коэффициента усиления за счет приложения значительной разности потенциалов между фотокатодом и основанием матрицы в связи с малым расстоянием между контактными выводами фотокатода и анода.

Другой недостаток заключается в технической сложности и дороговизне создания такого входного окна для фотокатодов на основе гетероэпитаксиальных структур (AlGaN), перспективных для регистрации изображений в УФ-диапазоне спектра.

Фотокатод представляет собой слой фоточувствительного материала, нанесенного на прозрачную подложку. Тонкие полупрозрачные пленки фоточувствительного материала освещаются со стороны подложки. Основным критерием выбора подложки является требование соответствия кристаллических решеток материалов подложки и выращиваемого слоя, а также их термических коэффициентов линейного расширения. Другим критерием является требование химической и термической стабильности подложки к среде эпитаксиального роста при температуре эпитаксии.

В связи с этим на сегодняшний день наиболее перспективным для производства фотокатодов на основе гетероэпитаксиальных структур является использование сапфировых подложек.

Сапфировые подложки-пластины, изготовленные из кристалла синтетического сапфира Al2O3. Сапфировые подложки удовлетворяют высоким требованиям, предъявляемым к подложкам данного типа, а именно:

- широкий спектр пропускания в ультрафиолетовом, видимом, инфракрасном и СВЧ-диапазонах;

- твердость, прочность и, соответственно, длительный срок службы;

- устойчивость к высоким температурам и агрессивным средам;

- высокая чистота кристаллической решетки;

- высокая удельная теплопроводность.

Однако из-за значительной твердости сапфира на сегодняшний день технически сложно выполнить входное окно произвольной формы из данного вида материала. Если же прикреплять фотокатод на сапфировой подложке ко входному окну, то благодаря этому, во-первых, увеличивается толщина слоя светопрозрачного материала и число светоотражающих поверхностей. При прохождении излучения сквозь толщу входного окна из-за неизбежных внутренних дефектов материала возникают эффекты преломления и рассеивания света, при этом снижается качество и интенсивность входного сигнала. Эти эффекты становятся существенными при регистрации изображений низкого уровня освещенности. Во-вторых, в процессе соединения сапфировой подложки с входным окном возникают дополнительные технологические сложности.

Задача, решаемая в данном изобретении, состоит в создании конструкции входного окна для вакуумных фотоэлектронных приборов типа проксимити. Технический результат заключается в упрощении технологии изготовления входного окна, в том числе для фотокатодов на основе гетероэпитаксиальных структур, а также в обеспечении значительного коэффициента усиления фотоэлектронных приборов типа проксимити при увеличении их электрической прочности и повышении пробивного напряжения.

Это достигается за счет того, что входное окно для вакуумных фотоэлектронных приборов типа проксимити выполнено чашеобразной формы, составным, включающим боковую часть конусообразной формы, имеющую ступенчатый выступ со стороны меньшего диаметра, и плоское дно, имеющее ступенчатый выступ вдоль края, соединенные посредством примыкания соответствующих ступенчатых выступов друг к другу, причем соединение зафиксировано индиевым уплотнением.

На фигуре 1 изображена в разрезе конструкция входного окна для вакуумных фотоэлектронных приборов проксимити типа.

Входное окно выполнено чашеобразной формы, составным, включающим боковую часть конусообразной формы 1, имеющую ступенчатый выступ 2, образованный со стороны меньшего диаметра, и плоское дно 3, имеющее ступенчатый выступ 4, расположенный вдоль края. Боковая часть 1 и дно 3 соединены посредством примыкания соответствующих ступенчатых выступов 2 и 4 друг к другу, как показано на фигуре 1. При таком соединении плоское дно 3 входного окна в вакуумном приборе будет прижато атмосферным давлением к ступенчатому выступу 2.

Для производства боковой части 1 и дна 3 могут использоваться материалы, разнородные по коэффициенту термического расширения. При вакуумировании прибора для его обезгаживания входное окно неизбежно нагревается, при этом составные части входного окна термически расширяются. Чтобы элементы входного окна не деформировались и не треснули, оставляют технологический зазор 5 между ступенчатыми выступами 2 и 4.

Соединение боковой части 1 и плоского дна 3 вакуумно-плотно зафиксировано индиевым уплотнением 6, расположенным между боковой частью 1 и торцом ступенчатого выступа 4. Индий (In) используется как соединительный материал, т.к. обладает высокой адгезией ко многим материалам, и с его помощью возможно вакуумно-плотно соединить совершенно разнородные материалы, например металл и стекло. Также индий является мягким металлом, и при нагревании конструкции индиевое уплотнение не деформирует элементы, которые соединяет. Электрод 7 образует электрический контакт между фотокатодом 8 и электродом, обеспечивающим соединение фотокатода с электрическими выводами прибора (не показаны). Электрод 7 выполнен напылением проводящего материала, например хрома, на торец дна 3, как показано на фигуре.

На фигуре 2 показан другой вариант выполнения составного входного окна. Боковая часть 1 имеет со стороны меньшего диаметра ступенчатый выступ 2а, выполненный в виде двух ступенек, как показано на фигуре. Между ступенчатыми выступами 2а и 4 оставляют технологический зазор 5а аналогично варианту, проиллюстрированному на фигуре 1. В данном варианте индиевое уплотнение 6а наносится сверху на место примыкания ступенчатых выступов 2а и 4 друг к другу, т.о. при вакуумировании прибора индиевое уплотнение 6а может частично заполнить технологический зазор 5, но не просочится сквозь него внутрь прибора.

Благодаря тому, что входное окно выполнено составным, боковая часть 1 и дно 3 могут быть выполнены из различных разнородных материалов. Боковая часть может быть, например, металлической. Благодаря этому устраняется необходимость напыления на нее проводящего электрода, соединяющего фотокатод с внешними электрическими выводами (не показано), т.к. в данном случае боковая часть сама становится проводником. Это существенно упрощает технологию изготовления входного окна. Плоское дно 3 может быть выполнено, например, из сапфира. Т.о. такая конструкция входного окна становится удобной для использования фотокатодов на основе гетероэпитаксиальных структур.

Благодаря тому, что входное окно выполнено чашеобразной формы, обеспечивается возможность приближения фотокатода 8 к аноду прибора (не показан). При этом возможно приложение значительной разности потенциалов между фотокатодом и анодом за счет разнесения внешних электрических выводов (контактных колец) фотокатода и анода на большое расстояние. Благодаря этому достигается значительный коэффициент усиления прибора.

Т.о., благодаря данному изобретению достигается значительный коэффициент усиления фотоэлектронных приборов типа проксимити за счет увеличения электрической прочности и повышения пробивного напряжения прибора, а также существенно упрощается технология изготовления входного окна, в том числе для фотокатодов на основе гетероэпитаксиальных структур.

Входное окно для вакуумных фотоэлектронных приборов типа проксимити выполнено чашеобразной формы, составным, включающим боковую часть конусообразной формы, имеющую ступенчатый выступ со стороны меньшего диаметра, и плоское дно, имеющее ступенчатый выступ вдоль края, соединенные посредством примыкания соответствующих ступенчатых выступов друг к другу, причем соединение зафиксировано индиевым уплотнением.



 

Похожие патенты:

Настоящее изобретение относится к люминесцентному фотогальваническому генератору (1) и волноводу для использования в таком фотогальваническом генераторе. Фотогальванический генератор содержит фотогальванический элемент (4) и волновод, содержащий прозрачную матрицу (2), имеющую частицы неорганического люминесцентного материала, рассредоточенные в ней, и/или неорганический люминесцентный материал, расположенный по меньшей мере на одной ее стороне.

Гибридная фоточувствительная схема содержит: алмазный матричный фотоприемник (МФП), индиевые столбики и кремниевый мультиплексор с чувствительными площадками. В состав МФП входят: верхний плоский электрод, на который подается напряжение смещения, алмазная пластина и нижние электроды чувствительных элементов алмазного МПФ, с которых снимается сигнал.
Изобретение относится к гибридному органически-неорганическому мономерному материалу, а именно к способу его получения. .

Изобретение относится к устройствам фотоэлектрического преобразования и системе формирования изображения. .

Изобретение относится к области микроэлектроники, в частности к полупроводниковым приемникам, предназначенным для регистрации излучений и заряженных частиц. .

Фотодиод // 1512430

Изобретение относится к гибридным фоточувствительным приборам, предназначенным для регистрации изображений низкого уровня освещенности. Технический результат - увеличение коэффициента усиления гибридного фоточувствительного прибора, отношения сигнал/шум, улучшение разрешающей способности, обеспечение электрической прочности и повышение пробивного напряжения корпуса.

Изобретение относится к средствам регистрации изображений в широком диапазоне освещенности для регистрации изображений в выделенных диапазонах спектра излучения, например в инфракрасном (ИК) или ультрафиолетовом (УФ) диапазоне.

Изобретение относится к квантовой электронике и электронной технике и может быть использовано в приборах со сканирующим световым лучом. Лазерная электронно-лучевая трубка выполнена в виде вакуумируемой колбы с выходным оптическим окном и имеет электронно-оптическую ось, вдоль которой последовательно расположены источник электронов, система электродов для формирования электронного пучка и активная пластина с высокоотражающим покрытием на первой своей поверхности, закрепленная на хладопроводящей подложке.

Изобретение относится к области создания вакуумных фотоэлектронных приборов, а точнее к конструкции фотокатодного узла таких приборов, в частности, конструкции фотоэлектронных приборов (ФЭП), электронно-оптических преобразователей (ЭОП).

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат - повышение разрешающей способности с использованием электронно-оптических преобразователей (ЭОП) 3-го поколения в широком диапазоне освещенности и снижение потребляемой мощности.

Изобретение относится к трубке-усилителю яркости изображения и системе ночного видения, снабженной такой трубкой. Трубка-усилитель яркости изображения содержит многослойную керамическую подложку, герметично прикрепленную к входному устройству и выходному устройству, так чтобы обеспечить герметизацию вакуумной камеры, ограниченной корпусом трубки.

Изобретение относится к области электротехники. .

Изобретение относится к области электронно-оптической и полупроводниковой техники и может быть использовано при изготовлении оптико-электронных наблюдательных и регистрирующих приборов, предназначенных для эксплуатации в условиях естественных освещенностей (от сумерек до глубокой ночи).

Изобретение относится к области электронно-оптической техники и может быть использовано при построении многоканального хронографического электронно-оптического (ЭО) регистратора с N волоконно-оптическими входами для исследования в динамике с пикосекундным временным разрешением одним ЭО регистратором N физических процессов нано-, пикосекундного диапазона в тех случаях, когда источник процесса удален от места регистрации на расстояние до 3-5 км.

Изобретение относится к средствам регистрации оптических изображений и может быть использовано в системах скоростной цифровой съемки для исследования быстропротекающих процессов, когда изображение объекта исследования формируют с помощью различных видов излучений: электромагнитного излучения (ЭМИ) или проникающего излучения, например, протонного.

Изобретение относится к преобразователям невидимых электромагнитных излучений (инфракрасного, рентгеновского, ультрафиолетового, гамма-излучения) в видимое. Может быть использовано в устройствах визуализации, работающих на аналоговых и цифровых принципах. Визуализатор выполнен как стеклянный вакуумно-герметичный корпус-пакет формы таблетки, состоящий из двух стеклянных крышек, катодной и анодной, имеющих пленочные электродные покрытия, склеенных вакуум плотно по краю низкоплавким свинцовым стеклом. Между крышками расположена микрокапиллярная пластина (МКП). Катодная и анодная крышки корпуса выполнены из термопрочного стекла, анодная - тонкая (0,5-1 мм), катодная - предельно тонкая (менее 0,5 мм). Катодная крышка доводится в собранном пакете шлифовкой тонким абразивом и химико-механической полировкой. МКП механически, электрически и оптически плотно присоединена к анодной и катодной крышкам благодаря технологической подгонке размеров и атмосферному давлению на крышки собранного вакуумированного пакета. Катод выполнен из материалов двух несовместимых вариантов - не чувствительного или, наоборот, чувствительного к свету визуальной люминесценции. Анодная пленка выполнена из прозрачного проводящего материала и имеет показатель преломления и толщину, обеспечивающие интерференционное пропускание света визуальной люминесценции. Люминофор и газопоглотитель выполнены в виде покрытий нанопорошков на поверхности микрокапилляров МКП. Нанопорошки наносятся из общей суспензии в легко летучей жидкости после ее «пропитки» микрокапилляров с последующим испарением при подогреве светом и одновременном воздействии на МКП ультразвуком. Количества люминофора и газопоглотителя варьируются и подбираются в конкретных вариантах визуализаторов путем изменений состава суспензии. Яркость и четкость получаемого на выходе изображения готового прибора регулируются изменением напряжения на МКП в широком диапазоне его величин. Технический результат - улучшение управляемости параметрами изображения; повышение долговечности чувствительного катода, увеличение удельной площади люминофорного и газопоглощающего покрытий; расширение функций работы и применений. 5 ил.

Изобретение относится к структуре умножения электронов для использования в вакуумной трубке, использующей умножение электронов, и к вакуумной трубке, использующей умножение электронов, обеспеченное такой структурой умножения электронов. Структура умножения электронов предложена для использования в вакуумной трубке, использующей умножение электронов, причем структура умножения электронов включает в себя входную поверхность, которая должна быть направлена в сторону входного окна вакуумной трубки, выходную поверхность, которая должна быть направлена в сторону регистрирующей поверхности вакуумной трубки, где структура умножения электронов, по меньшей мере, составлена из слоя полупроводникового материала, расположенного вблизи с регистрационными окнами. Технический результат - повышение эффективности вторичной эмиссии и упрощение устройства. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх