Фотокатодный узел



Фотокатодный узел
Фотокатодный узел

Владельцы патента RU 2574214:

федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники" (RU)
Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "МЭЛЗ ФЭУ" (RU)

Изобретение относится к фотокатодным узлам вакуумных высокочувствительных, термо- и радиационно-стойких приемников излучений и приемников изображений для спектрального диапазона 0,19-0,45 мкм. Технический результат - расширение спектральной области чувствительности к электромагнитному излучению. Фотокатодный узел состоит из оптического окна для входного излучения и фотокатода, который выполнен в виде сплошной либо сетчатой мембранной конструкций на основе поликристаллической алмазной пленки, слаболегированной акцепторами, или сплошной поликристаллической алмазной пленки, слаболегированной акцепторами с нано- и микроструктурированной поверхностью, и многощелочного фотокатода, содержащего цезий и сурьму, расположенного на тыльной стороне входного оптического окна в виде пленки наноразмерной толщины в 10-30 нм на расстоянии 0,1-1,0 мм от приемной поверхности алмазного фотокатода. 1 ил.

 

Изобретение выполняет функцию устройства, предназначенного для пропорционального преобразования оптического излучения в электрический сигнал, либо преобразования картины изображений в потоках квантов УФ части спектрального диапазона в картину изображений в фотоэлектронах. Изобретение может быть использовано в качестве фотокатодных узлов вакуумных оптоэлектронных приемников излучений (например, в ФЭУ), либо фотокатодных узлов оптоэлектронных приемников оптических изображений (например, в ЭОП). Актуальность изобретения обусловлена резко выросшим интересом к детекторам ультрафиолетового излучения, что связано как с новыми научными данными о влиянии УФ излучения на жизнь и здоровье людей, так и с реализацией технических условий для срочного решения ряда задач промышленного, медицинского, экологического и охранного характера массового назначения [1, 2].

Детекторы электромагнитных излучений ультрафиолетового диапазона различаются по типу их применения, который определяется спектральным диапазоном регистрируемого излучения. В УФ-диапазоне обычно выделяют три поддиапазона: длинноволновый, или UV-A (λ=320-400 нм); средневолновый, или UV-B (λ=280-320 нм); коротковолновый, или UV-C (λ=120-280 нм). Регистрация излучений поддиапазонов UV-А (λ=320-400 нм) и UV-B (λ=280-320 нм) возможна твердотельными широкозонными полупроводниковыми фотоприемными устройствами резистивной либо p-n переходной конструкций, работающими на эффекте собственного поглощения (например, на основе нитрида галлия либо алмаза, с шириной запрещенной зоны большей 4…5 эВ), либо транзисторными фотоприемниками на основе мультислойных структур из традиционных материалов (например, на основе кремния), но с приемным слоем наноразмерной толщины и экстремально высокого качества, включая качество поверхности. В частности, высокочистый кремний с термическим образом пассивируемой двуоксидом кремния поверхностью, с плотностью состояний на границе раздела не более 109 см-2, с уровнем загрязненности фоновой примесью не превышающем 1012 см-3 пригоден для конструирования фотоприемников УФ диапазона, вплоть до границы в ~0,2 мкм [3]. Однако столь высокие требования к материалу доступны считанному числу производителей, а технология его получения крайне затратная. Что же касается эффективности использования для регистрации УФ квантов приемниками на основе широкозонных материалов с соответствующей шириной запрещенной зоны, то и здесь существуют свои физические и технологические проблемы. Основной из них является высокая дефектность широкозонных материалов, их загрязненность фоновой примесью, резко снижающая пороговую чувствительность и квантовую эффективность устройства в целом. В настоящее время существуют фоторезистивные и p-n переходные УФ приемники излучений чувствительные в указанной области спектра, выполненные на базе поликристаллических алмазных пленках [4]. Их токовая чувствительность достигает ~40 мА/Вт, темновой ток ~0,1-1 нА, а спектральный диапазон чувствительности 0,19-0,27 мкм при квантовой эффективности ~12%. Однако структурное совершенство поликристаллического материала низкое, а степень загрязненности неконтролируемой фоновой примесью высока. Все это ограничивает быстродействие твердотельных полупроводниковых широкозонных приемников излучений, их динамический диапазон по входу и, что крайне важно, исключает возможность их эффективного использования в качестве твердотельных (полупроводниковых) приемников изображений с приемлемым пространственным разрешением.

Существует и другой подход - использование вакуумных фотоприемников с архитектурой ФЭУ и ЭОП [5]. Приемники этой архитектуры имеют наиболее высокую фоточувствительность, наименьшие токи утечки и стойки к температурным и дозовым радиационным воздействиям. В частности, существуют опытные разработки «солнечно-слепых» фотокатодов для спектрального диапазона 120-360 нм, выполненные на основе теллурида (теллур-цезиевые фотокатоды) [6]. Квантовый выход в таких фотокатодах достигает 8-9%, токовая чувствительность (в максимуме, 240-250 нм) - 15-20 мА/Вт.

Многощелочные наноразмерной толщины фотокатоды, содержащие цезий и сурьму, чувствительны в диапазоне свыше 200 нм и при оптимальных толщинах слоев сурьмы (~60-65 нм) диапазон их максимальной токовой чувствительности (285-290 нм) достигает 60 мА/Вт, при квантовом выходе ~в 20% [7]. В настоящем изобретении предлагается использовать многощелочные фотокатоды в качестве прототипа настоящего изобретения.

Задачей настоящего изобретения является создание радиационностойкого и стабильного «солнечно-слепого» УФ фотокатодного узла с расширенной спектральной областью чувствительности к электромагнитному излучению, с повышенными значениями токовой чувствительности и квантовой эффективности.

Поставленная задача реализуется в конструкции фотокатодного узла, реализацию которого предлагается осуществить на основе слаболегированных акцепторами поликристаллических алмазных пленок. Такой фотокатодный узел представляет гибридную сборку из следующих базовых элементов: оптическое окно для входного излучения (для диапазона 0,19-0,45 мкм им может быть окно из MgF2) с пленкой из многощелочного фотокатода толщиной ~50-70 нм (источник атомов цезия, на уровне поглощения ~50-60%), осажденной на внутренней поверхности входного окна; собственно фотокатод на основе поликристаллической алмазной пленки, слаболегированной акцепторами и отстоящий от внутренней поверхности окна входного излучения на расстоянии, оптимальном для эффективного осаждения на поверхность алмазного фотокатода эмитируемых входным излучением из пленки многощелочного фотокатода атомов цезия. В зависимости от конструкции приемника изображений (ЭОП) собственно алмазный фотокатод может быть изготовлен в различном конструктивном исполнении: для схемы работы «на прострел» - в виде сплошной либо сетчатой алмазной мембраны (толщиной, соответственно, 2-3 мкм и 5-10 мкм); для ФЭУ, либо ЭОП работающий в режиме «на отражение» - в виде сплошной алмазной пленки с нано- либо микроструктурированной поверхностью.

Положительный эффект от использования фотокатодного узла ожидается в силу следующих обстоятельств:

- собственное эффективное поглощение излучения в алмазной пленке соответствует спектральному диапазону 0,12-0,27 мкм;

- некоторым граням алмазных кристаллитов свойственно отрицательная энергия сродства, что существенно понизит барьер для выхода вторичных электронов (до 1,5 эВ - из-за сил зеркального изображения);

- использование массивов из наноразмерных острий позволит существенно понизить рабочие напряжения и расширить спектральный диапазон фоточувствительности;

- использование наноразмерной толщины мультищелочной пленки будет служить источником цезия, потоки которого на поверхность алмазной пленки понизят работу выхода и с других граней алмазных кристаллитов, что позволит существенно увеличить квантовых выход фотоэлектронов и расширить спектральный диапазон фоточувствительности в «красную» область;

- алмазные пленки стойки к дозовым нагрузкам ионизирующих излучений, что обеспечит изделиям большой рабочий ресурс, а мультищелочные пленки наноразмерной толщины имеют ничтожно малое сечение взаимодействия с жестким ионизирующим излучением, что с учетом фотокатода на основе алмазной пленки повысит их радиационную стойкость.

На фиг. 1 представлено схематическое изображение фотокатодного узла. Фотокатодный узел состоит из следующих базовых компонент: оптического окна (1) для входного излучения выполненного, например из MgF2; фотокатода (2), выполненного в виде сплошной либо сетчатой мембранной конструкций на основе поликристаллической алмазной пленки слаболегированной акцепторами; многощелочного фотокатода (3) содержащего цезий и сурьму, выполненного на тыльной стороне входного оптического окна в виде пленки наноразмерной толщины в 10-30 нм, расположенного на расстоянии 0,1-1,0 мм от приемной поверхности алмазного фотокатода (2). Фотокатод (2) может быть выполнен и на основе сплошной поликристаллической алмазной пленки слаболегированной акцепторами с нано- и микро- структурированной поверхностью.

Таким образом, появляется возможность реализовать УФ быстродействующий с высокой токовой чувствительностью фотокатодный узел, эффективно работающий в расширенной спектральной области и стойкий к радиации.

Для реализации обсуждаемой конструкции эффективного УФ фотокатодного узла, чувствительного в оптическом диапазоне 0,19-0,45 мкм, ниже предлагается выполнить совокупность следующего ряда технологических процедур. Так, для изготовления фотокатодного узла для ЭОП, работающего в схеме «на прострел» следует: нанести на поверхность подложки порошок из нанокристалитов алмаза; применяя PECVD метод вырастить на поверхности подложки с нанесенными алмазными нанокристаллитами сплошную поликристаллическую алмазную пленку слаболегированную бором, либо пленку в виде алмазной сетки; с использованием фотолитографических процедур и маскирующих покрытий изготовить мембрану из алмазной пленки сплошной либо сетчатой конструкции, локально удалив (вытравив) объем материала подложки в соответствии с условиями задачи, либо с особенностями конструкции корпуса. Затем, следует сформировать на тыльной стороне пластины оптического входного окна пленку многощелочного фотокатода наноразмерной толщины содержащую цезий и сурьму, и с использованием стандартных методов осуществить сборку перечисленных базовых элементов в высоковакуумный корпус.

Для изготовления фотокатодного узла для ФЭУ либо ЭОП, работающего в схеме «на «отражение» следует выполнить следующую совокупность процедур: нанести на поверхность подложки порошок из нанокристалитов алмаза; применяя PECVD метод вырастить на поверхности подложки с нанесенными алмазными нанокристаллитами поликристаллическую алмазную пленку, слаболегированную бором; в ряде случаев для снижения величины порогового напряжения фотоэмиссии электронов в приемном устройстве на основе собственно алмазного фотокатода, может быть дополнительно выполнено формирование на поверхности алмазной пленки массивов из алмазных наноразмерных объектов с большим аспектным отношением (например, наноразмерных алмазных конусов); это может быть реализовано посредством совместного использования методов плазмо-химического высокочастотного и ионного травлений поверхности алмазной пленки, покрытой массивами из наноразмерных массирующих покрытий.

Затем следует сформировать на тыльной стороне пластины оптического входного окна наноразмерной толщины пленку многощелочного фотокатода, содержащую цезий и сурьму, и с использованием стандартных способов осуществить сборку перечисленных базовых элементов в высоковакуумный корпус.

Фотокатодный узел для ФЭУ либо ЭОП для работы в режиме «на отражение» представляет собой сборку в вакуумированный корпус следующих базовых элементов: оптического окна на основе MgF2; наноразмерной толщины пленки мультищелочного фотокатода содержащей в своем составе цезий и сурьму, и осажденной на внутреннюю поверхность входного окна; собственно фотокатода на основе поликристаллической алмазной пленки, легированной бором, на поверхности которой сформирован массив наноразмерных конусов с аспектным отношением не менее 3:1. На подготовленную известными методами (отмывка в органических растворителях, например, в бензоле либо в изопропиловом спирте, и последующая обработка низкомощностными потоками кислородоаргонной плазмы) поверхность подложки наносим (например, центрифугированием) порошок из нанокристаллитов алмаза (предварительно сепарированный по размерам с использованием ультразвуковых методов. Затем, используя PECVD метод, выращиваем на поверхности подложки с упомянутыми нанокристаллическими зародышами алмазную поликристаллическую пленку, слаболегированную бором. Затем на поверхность поликристаллической (либо крупноблочной) алмазной пленки наносим (например, методом термического напыления) двухслойное пленочное покрытие ванадий/никель, с толщинами слоев, соответственно, 30 нм/100 нм. Известными методами (например, посредством электронной литографии, с последующим травлением перечисленных слоев) выполняем по нанесенному покрытию рисунок, например, в виде совокупности регулярно расположенных кружков диаметром 0,05…0,3 мкм с плотностью расположения 106-108 см-2. Затем помещаем образец в рабочую камеру установки сухого плазмохимического травления, например, травления в среде кислородно-аргонной плазмы (0,2:0,8). При мощности плазмы ~300-500 Вт и времени травления ~20 минут на поверхности алмазных пленок формируем совокупность (массивы) из микроразмерных острий высотой ~0,7…1,0 мкм с наноразмерным диаметром вершин упомянутых острий (~10-20 нм). Формируем гальваническую связь приемной области алмазной пленки с тыльным либо периферийным контактом к подложке.

На поверхности тыльной стороны входного окна формируем наноразмерной толщины (-50-60 нм) пленку многощелочного фотокатода состава CsxSb1-x.

Указанные базовые элементы с помощью стандартной технологии гибридно собирают в колбу высоковакуумного корпуса.

Фотокатодный узел для ЭОП для работы в режиме «на прострел» представляет собой сборку в вакуумированный корпус следующих базовых элементов: оптического окна на основе MgF2; наноразмерной толщины пленки мультищелочного фотокатода, содержащей в своем составе цезий и сурьму, и осажденной на внутреннюю поверхность алмазного фотокатода мембранной конструкции, выполненного на основе сплошной поликристаллической алмазной пленки, легированной бором, толщиной не более 2-3 мкм, либо на основе алмазной сетчатой мембраны толщиной 5-10 мкм, с контактом по периферии к ее поверхности. На подготовленную известными методами (отмывка в органических растворителях, например, в бензоле либо в изопропиловом спирте, и последующая обработка низкомощностными потоками кислородо-аргонной плазмы) поверхность подложки наносим (например, центрифугированием) порошок из нанокристаллитов алмаза (предварительно сепарированный по размерам с использованием ультразвуковых методов). Затем, используя PECVD метод, выращиваем на поверхности подложки с упомянутыми нанокристаллическими зародышами алмазную поликристаллическую пленку, слаболегированную бором, сплошной либо сетчатой конструкций (в последнем случае перед ростом, посредством фотолитографии формируем в из массива зародышей рисунок в виде сетки). Формируем гальваническую связь приемной области алмазной пленки с тыльным либо периферийным контактом к подложке.

На поверхности тыльной стороны входного окна формируем наноразмерной толщины (~10-30 нм) пленку многощелочного фотокатода состава CsxSb1-x.

Указанные базовые элементы с помощью стандартной технологии собирают, гибридно, в колбу высоковакуумного корпуса. Используемые материалы и структура в целом являются радиационностойкими и термостойкими.

Источники информации

1. http://www. sensorica.ru/news3.shtml>

2. В. Зотов, Ε Виноградова. Ультрафиолетовое излучение - это опасно.//Мир и безопасность.2006, №4. С. 48-50

3. (a). Korde R. et al. Stable, high quantum efficiency silicon photodiodes for vacuum-UV applications. - Proc. SPIE, 1988, v. 932, p. 153.

(b). Talmi Y., Simpson R.W. Self-scanned photodiode array: a multichannel spectrometric detector. - Applied Optics, 1980, v. 19, p. 1401.

4. Marchywka M. et al. Ultraviolet photoresponse characteristics of diamond diodes. -Applied Optics, 1991, v. 30, p. 5010.

5. Ulmer M.P. Future detectors for space applications. - Proc. SPIE, 2006, v. 6189, p. 61890.

6. Image Intensifiers. Проспект фирмы HAMAMATSU. 2009 г.

7. Image Intensifiers. Проспект фирмы PHOTONIS - DEP. 2006 г. - прототип

Фотокатодный узел, состоящий из оптического окна для входного излучения и фотокатода, отличающийся тем, что фотокатод выполнен в виде сплошной либо сетчатой мембранной конструкций на основе поликристаллической алмазной пленки, слаболегированной акцепторами, или сплошной поликристаллической алмазной пленки, слаболегированной акцепторами с нано- и микроструктурированной поверхностью, а многощелочной фотокатод, содержащий цезий и сурьму, выполнен на тыльной стороне входного оптического окна в виде пленки наноразмерной толщины в 10-30 нм и расположен на расстоянии 0,1-1,0 мм от приемной поверхности алмазного фотокатода.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области получения углеродных наноструктур, а именно слоев углеродных нанотрубок на металлических подложках, применяемых в качестве холодных катодов (автоэлектронных источников эмиссии).

Фотокатод // 2569917
Использование конструкции согласно изобретению - это фотокатодные узлы вакуумных высокочувствительных, термо- и радиационно-стойких приемников излучений и приемников изображений для спектрального диапазона 0,19-1,0 мкм.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению композиционных катодов для ионно-плазменного синтеза многокомпонентных наноструктурных нитридных покрытий.

Изобретение относится к области электровакуумной техники, в частности к полупроводниковым оптоэлектронным устройствам - фотокатодам, а именно к гетероструктуре для полупрозрачного фотокатода с активным слоем из арсенида галлия, фоточувствительного в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне, и может быть использовано при изготовлении фоточувствительного элемента оптоэлектронных устройств: электронно-оптических преобразователей фотоумножителей, используемых в детекторах излучений.

Группа изобретений относится к ядерной технике, а более конкретно - к электрогенерирующим каналам (ЭГК) термоэмиссионной ядерной энергетической установки (ЯЭУ), и может быть использована при разработке и изготовлении эмиттерных оболочек долгоресурсных ЭГК для ЯЭУ с реакторами на тепловых и промежуточных нейтронах.

Изобретение относится к методам изготовления элементов ионно-оптических систем электроракетных двигателей и источников ионов различного назначения, которые, в частности, могут использоваться в составе технологических ионно-плазменных установок.

Изобретение относится к области изготовления электровакуумных приборов, в частности к способу получения интерметаллического антиэмиссионного покрытия Pt3Zr на сеточных электродах генераторных ламп, и может быть использовано для получения интерметаллических антиэмиссионных покрытий на сеточных электродах генераторных ламп.

Фотокатод // 2542334
Изобретение относится к области электронной техники. В фотокатоде, выполненном из высокочистого полупроводника, область, регистрирующая оптическое излучение, выполнена в виде полупроводниковой мембраны с омическим контактом к несущей ее подложке и расположенной над отверстием в ней, на лицевой поверхности полупроводниковой мембраны расположен диэлектрический слой нанометровой толщины и приемный электрод, отделенный от диэлектрического слоя вакуумным промежутком и выполненный в виде пленок из проводящего полупрозрачного для оптического излучения материала и люминофора, последовательно нанесенных на прозрачную для света подложку.

Изобретение относится к области электронной техники. Вакуумный диод для получения сильноточных электронных пучков большого сечения для возбуждения мощных газовых лазеров, решения задач радиационной технологии, плазмохимии, защиты окружающей среды.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к технологии получения композиционных катодов для ионно-плазменного напыления многокомпонентных наноструктурных покрытий.

Изобретение относится к структурам для автоэмиттеров. Изобретение обеспечивает значительное увеличение рабочих токов автокатода, повышение стойкости устройств к деградации и увеличение их рабочего ресурса. В гетеропереходной структуре на поверхности n-слоя со стороны n-p гетерограницы сформирован массив из наноструктурированных объектов, p-слой выполнен в виде алмазной пленки, толщина которой не превышает диффузионную длину электронов, а концентрация акцепторов в нем находится в диапазоне 1020-1024 м-3. В случае частного решения p-слой выполнен в виде совокупности мезаструктур. Гетероструктура и ее частное решение могут быть использованы при конструировании схем и устройств силовой СВЧ-электроники. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к электронной технике, в частности к изготовлению углеродных многоострийных автоэмиссионных катодов, используемых в электровакуумных приборах с микросекундным временем готовности. Технический результат - увеличение плотности тока в сечении пучка и ламинарности электронного пучка в 10 и более раз по сравнению с плотностью тока непосредственно на поверхности автоэмиссионного катода. C помощью лазерного излучения на криволинейной поверхности катодного диска формируется матрица микроострий, где перемещение фокуса лазерного луча по поверхности катодного диска в процессе гравировки осуществляется за счет вращения катодного диска вокруг центра кривизны его поверхности, то есть фокус лазерного луча в процессе гравировки всегда находится на криволинейной поверхности катодного диска, а оптическая ось лазерного луча совпадает с радиусом кривизны поверхности диска в любой ее точке. При этом формируются конусообразные микроострия, оси симметрии каждого из которых направлены по радиусу кривизны поверхности. Способ изготовления многоострийного катода из углеродного материала позволяет создать электронную пушку для СВЧ усилителей O-типа (ЛБВО, клистроны и др.) с холодным катодом, микросекундным временем готовности, повышенным на 4÷5% КПД и сроком эксплуатации приборов более 150000 часов. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано в электровакуумных приборах, в частности в магнетронах непрерывного или импульсного действия, работающих в широком диапазоне длин волн. Технический результат - повышение стабильности и воспроизводимости электрических параметров магнетрона за счет использования в нем прессованного оксидно-никелевого катода, обладающего высокой равномерностью плотности тока эмиссии и устойчивостью к деградирующему воздействию ионной и электронной бомбардировок. В магнетроне, содержащем анод и концентрически размещенный внутри него оксидно-никелевый катод, изготовленный путем совместного прессования смеси порошков никеля и эмиссионно-активного вещества, спекания прессовки в среде осушенного водорода при температуре 1000÷1200°С в течение 15-30 мин, в качестве эмиссионно-активного вещества используются агломераты никеля со слоем тройного карбоната, представляющие собой частицы никелевого порошка, равномерно покрытые слоем тройного карбоната бария-кальция-стронция толщиной до 20 мкм. Составляющие исходную рабочую смесь для прессования катода порошки никеля и указанных агломератов никеля со слоем тройного карбоната имеют одинаковый гранулометрический состав. Эмиссионные, тепловые и механические свойства катода могут управляться варьированием зернового состава формообразующего металла и эмиссионно-активного вещества, а также регулированием концентрации этих компонентов в рабочей смеси. Существенно снижена трудоемкость изготовления катода, исключены операции, связанные с применением токсичных, химически активных и взрывоопасных соединений. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области электронной техники. Способ изготовления эмиссионно-активного сплава катода для электровакуумных приборов СВЧ включает приготовление исходных компонентов сплава заданного соотношения на основе, по меньшей мере, двух компонентов, при этом одного из них - тугоплавкого металла, другого - щелочноземельного металла, соединение исходных компонентов сплава катода в инертной газовой среде посредством высокотемпературного плавления и последующей кристаллизации с обеспечением формирования заготовки сплава катода, при этом, по меньшей мере, двукратного повторения упомянутой технологической операции, обработку заготовки сплава катода с обеспечением ее заданного размера и формы. Исходные компоненты сплава катода приготавливают в виде бинарного сплава, состоящего из каждого из двух упомянутых компонентов сплава катода, при этом компонент щелочноземельного металла берут в виде интерметаллического соединения тугоплавкого и щелочноземельного металлов при их стехиометрическом соотношении 5:1, повторение упомянутой операции соединения исходных компонентов сплава катода осуществляют двукратно, при этом в первый раз при избыточном давлении инертной газовой среды (1,1-1,2)×105 Па, во второй раз при пониженном давлении инертной газовой среды не более 5,0×104 Па и при изменении расположения заготовки сплава катода на 180 градусов относительно ее первоначального технологического расположения, а обработку заготовки сплава катода осуществляют посредством ее прокатки, при этом в два этапа, на первом - при температуре 1250-1350°С, с шагом прокатки 0,2-0,3 мм, при изменении после каждого шага прокатки направления заготовки сплава катода на 90 градусов с последующим отжигом в вакууме, при температуре не менее 1000°С, в течение 1-1,5 ч, при давлении остаточных газов не более 1,33×102 Па, на втором - при комнатной температуре, с шагом прокатки не более 0,1 мм до степени деформации заготовки сплава катода 60-70%, далее с шагом прокатки не более 0,05 мм. Технический результат - повышение плотности и стабильности эмиссионного тока, повышение коэффициента вторичной электронной эмиссии, снижение себестоимости, повышение срока службы катода. 3 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 табл.

Изобретение относится к области квантовой электроники и может быть использовано при изготовлении газоразрядных приборов, в частности холодных катодов моноблочных газовых лазеров. Способ создания анодной окисной пленки холодного катода газового лазера в тлеющем разряде постоянного тока, включающий сборку технологического прибора, установку холодного катода газового лазера и составного анода в конструкцию, напайку на вакуумный пост, проверку на вакуумную плотность, откачку до высокого вакуума, наполнение газом, зажигание тлеющего разряда постоянного тока между рабочей частью составного анода и холодным катодом, ионное травление и анодное окисление холодного катода, тренировку и стабилизацию рабочих свойств холодного катода, отличающийся тем, что после высоковакуумной откачки технологический прибор наполняют газообразным кислородом, проводят очистку рабочей поверхности холодного катода газового лазера в тлеющем разряде кислорода посредством зажигания и поддержания тлеющего разряда между холодным катодом, находящимся под отрицательным потенциалом напряжения постоянного тока, и составным анодом, после высоковакуумной откачки технологического прибора его наполняют инертным газом с массовым числом не менее 20, проводят ионную очистку рабочей поверхности холодного катода газового лазера в тлеющем разряде инертного газа с массовым числом не менее 20 посредством зажигания и поддержания тлеющего разряда между холодным катодом, находящимся под отрицательным потенциалом напряжения постоянного тока, и составным анодом, после высоковакуумной откачки наполняют технологический прибор газообразным кислородом до давления, превышающего давление наполнения кислородом на этапе очистки рабочей поверхности холодного катода, проводят очистку рабочей поверхности холодного катода газового лазера в тлеющем разряде кислорода посредством зажигания и поддержания тлеющего разряда между катодом, находящимся под отрицательным потенциалом напряжения постоянного тока, и составным анодом, после высоковакуумной откачки наполняют технологический прибор газообразным кислородом, изменяют полярности напряжения, подаваемого на холодный катод газового лазера и составной анод, на противоположные, проводят анодное окисление рабочей поверхности холодного катода газового лазера в тлеющем разряде кислорода посредством зажигания и поддержания тлеющего разряда между катодом, находящимся под положительным потенциалом напряжения постоянного тока, и составным анодом, изменяют полярности напряжения, подаваемого на холодный катод газового лазера и технологический анод, на противоположные, проводят измерение величины напряжения горения в тлеющем разряде газообразного кислорода между катодом, находящимся под отрицательным потенциалом напряжения постоянного тока, и составным анодом при выбранном для измерения напряжения токе разряда в течение минимального времени, достаточного для проведения измерения, после этого меняют полярности напряжения, подаваемого на холодный катод газового лазера и составной анод, на противоположные, прекращают анодное окисление рабочей поверхности холодного катода газового лазера, находящегося под положительным потенциалом в тлеющем разряде кислорода, сразу после того, когда во время измерения напряжения горения при смене полярности величина напряжения горения между холодным катодом, находящимся под отрицательным потенциалом, и технологическим анодом, стабилизируется или пройдет минимум при величине тока разряда, выбранной для измерения напряжения, причем величину тока тлеющих разрядов на всех этапах обработки устанавливают не ниже величины рабочего тока газового лазера, а величину давления газового наполнения технологического прибора на любом этапе обработки устанавливают не выше половины величины давления рабочего наполнения газового лазера. Технический результат - создание оптимальной по толщине анодной окисной пленки на рабочей поверхности холодного катода газового лазера в составе технологического прибора в тлеющем разряде постоянного тока, гарантирующей стабильно повторяемые и пониженные на 10-20% значения напряжения горения и зажигания газового разряда с холодным катодом, повышенную стойкость холодного катода к распылению в условиях тлеющего разряда и увеличенный не менее чем в 2 раза ресурс его работы в газовом лазере. 3 ил., 2 табл.

Изобретение предназначено для осветительной техники и медицины. Преобразующий длину волны материал включает соединение формулы (Y1-w-x-y-zScwLaxGdyLuz)2-a(SO4)3:Mea, где Me - трехвалентный катион или смесь трехвалентных катионов, способных испускать УФ-C излучение, например, Pr3+, Nd3+ и Bi3+; каждый из w, x, y и z находится в диапазоне от 0,0 до 1,0; w+x+y+z≤1,0; 0,0005≤a≤0,2. Указанный материал получают реакцией оксида Y, Lu, Sc, La или Gd с сульфатом или оксидом трехвалентного катиона в среде, содержащей серную кислоту, которую затем удаляют. Полученный материал используют в преобразующих длину волны экранах или покрытиях, осветительных или медицинских устройствах, системах ультрафиолетового освещения, стерилизации, дезинфекции или очистки. Осветительное устройство представляет собой разрядную лампу, включающую разрядный сосуд, содержащий газ, в состав которого входит один и более из Ar, Kr, Xe, F2, Cl2, Br2 и I2, причем по меньшей мере часть стенки разрядного сосуда снабжена указанным материалом. Медицинское устройство представляет собой фототерапевтическое устройство или устройство косметической обработки. Полученный материал термостабилен, обладает высоким квантовым выходом. Способ получения данного материала прост и использует доступные исходные материалы. 9 н. и 6 з.п. ф-лы, 16 ил., 6 пр.

Изобретение относится к электронной технике, в частности к конструкции катодно-сеточных узлов (КСУ) с автоэмиссионными катодами из углеродного материала для вакуумных электронных приборов с микросекундным временем готовности. Технический результат - уменьшение разброса углов наклона электронных траекторий в плоскости вытягивающей сетки КСУ и уменьшение оседания тока катода на перемычки вытягивающей сетки. Катодно-сеточный узел включает автоэмиссионный катод из монолитного углеродного материала с матрицей микроострий на его рабочей поверхности, формирующую и вытягивающую сетки, разделенные слоем диэлектрика и образующие ячейки “сэндвич-сетки” над матрицей микроострий. Формирующая сетка частично погружена в тело катода, а высота выступающей части формирующей сетки - над поверхностью микроострий h, диаметры отверстий ячеек “сэндвич-сетки” d и полная высота “сэндвич-сетки” Н, включающая высоту выступающей части h формирующей сетки, толщину пленок диэлектрика и вытягивающей сетки, связаны соотношениями h<d/5, d≈2×H. 3 ил.

Фотоумножитель может быть использован для регистрации слабых световых сигналов в исследованиях по физике высоких энергий, ядерной физике, в других различных технических приложениях, в том числе и для наблюдения крайне слабых световых сигналов. Конструкция фотоумножителя состоит из цилиндрического стеклянного корпуса, на внутренней поверхности которого сформован фотокатод. Реально диаметр корпуса может превышать 100 мм. Вдоль фотокатода напылен распределенный делитель напряжения в виде полоскового резистора. Динодная система располагается в конце стеклянного корпуса и состоит из 12 динодов типа жалюзи и одного плоского динода. Перед каждым динодом установлена сетка, привариваемая к нему точечной сваркой. Фотоумножитель работает следующим образом. При засветке фотокатода, выбитые из него фотоэлектроны ускоряются в направлении динодной системы жалюзийного типа обеспечивающей необходимый коэффициент усиления. Вторичные электроны, выбитые из последнего, плоского динода, собираются на сеточном диноде. На фиг. 4 показан прототип счетчика портального детектора со встроенным в объем сцинтиллятора одним из действующих прототипов предлагаемого фотоумножителя. Технический результат - повышение чувствительности фотоумножителя. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к области электронной техники и может быть использовано при изготовлении изделий светоиндикаторной техники и эмиссионной электроники на основе автоэлектронной эмиссии углеродных структур. Синтез материала эмиттера автоэмиссионного катода осуществляют в плазме микроволнового газового разряда из паров углеродосодержащих веществ, например этанола. Образующийся композиционный материал представляет собой графитовую матрицу с включениями наноалмазных кристаллитов. Автоэмиссионный катод изготавливают в виде слоистой структуры с периодически встроенными наноалмазографитовыми пленочными структурами на тонких теплопроводящих диэлектрических подложках, а автоэмиссионный токоотбор осуществляют с торца слоистого автокатода. Изготовление автоэмиссионного катода осуществляется по технологии, совместимой с технологией производства кремниевых интегральных схем. Технический результат - повышение механической и электрической прочности, плотности автоэмиссионных токов и деградационной стойкости при работе с повышенными напряжениями.

Изобретение относится к электронной технике, а именно к способу изготовления катодно-сеточных узлов (КСУ) с холодными катодами из углеродного материала для вакуумных электронных приборов. Технический результат - повышение равномерности автоэлектронной эмиссии в ячейках КСУ по всей поверхности катода и обеспечение надежного крепления „сэндвич-сетки" и катода. Способ изготовления катодно-сеточного узла с углеродным автоэмиссионным катодом включает формирование на рабочей поверхности катода матрицы микроострий, изготовление „сэндвич-сетки" со сквозными отверстиями, состоящей из формирующей и вытягивающей сеток, разделенных слоем диэлектрика, и закрепление „сэндвич-сетки" на поверхности катода. В качестве материала перемычек формирующей сетки использован металл переходной группы, что позволило осуществить соединение катода и „сэндвич-сетки" частичным погружением перемычек формирующей сетки в тело катода методом термохимического травления. Тем самым обеспечивается одинаковое расстояние от вершин микроострий до вытягивающей сетки во всех ячейках КСУ и, как следствие, равномерность автоэлектронной эмиссии в ячейках КСУ по всей поверхности катода. 2 ил.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2016-02-10 2016-02-10T11:36:43
Наверх