Способ соединения рабочих объемов фотоэлектронного прибора

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТИЪСТВУ

Союз Советскйк

С оц йелйстййесй йй

Республик

„„72О569 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено020178 (21) 2563485/18-25 с присоединением заявки М (23) Приоритет—

Опубликовано 050380. Бюллетень М 9

Дата опубликования описания 080380 (51)м. кл.

Н 01 д 31/50

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 38 3. 8 (088. 8) Е. Д. Баева, Б.M.Ñòåïàíoâ, И.Г, Твердохлеб и Л.И.Кондрашова (72) Авторы изобретения i (71) Заявитель (54) СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ РАБОЧИХ ОБЪЕМОВ

ФОТОЭЛ):." <ТРОННОГО ПРИБОРА

Изобретение относится к области электровакуумного приборостроения, в частности, к способам изготовления фотоэлектронных приборов. Оно направлено на улучшение параметров приборов и улучшение физико-механических характеристик швов, герметизирующих рабочие объемы приборов.

Известен способ герметичного соединения рабочих объемов фотозлектрон- о ного прибора холодной сваркой (1) .

Реализация такого способа требует введения в вакуумную камеру устройств, обеспечивающих большие усилия, а также повышенной точности при из- 15 готовлении деталей приборов и герметизирующих устройств. верхности, которые покрыты последовательно слоями хрома и =-.îëîòà (2).

В процессе эксплуатации приборов возникает брак иэ-за микротечей по шву в результате взаимодействия золота как с парами щелочных металлов, применяющихся при изготовлении фотокатода, так и с индием, с образованием хрупких интерметаллических соединений.

Кроме того, процесс герметизации происходит при температуре 165 С (для обеспечения растекания припоя по металлической поверхности темчература последней должна быть не ниже

0,8 от температуры плавления припоя), что приводит к нагреванию рабочего объема с фотокатодом. При таком нагревании не исключено испарение компонентов фотокатода,. в результате чего уменьшается чувствительность фотокатода и увеличиваются собственные шумы прибора, уменьшается пробивное напряжение между фотокатодом и анодом.

Цель предлагаемого изобретения— улучшение физико-механических характеристик шва, герметизирующего объемы прибора, и улучшение параметров прибора.

Известен также способ соединения рабочих объемов фотоэлектронного при- 20 бора, включающий операции герметизации на стыке двух рабочих объемов, один из которых содержит сформированный фотокатод, путем подачи жидкого герметизирующего материала на основе 2з индия из автономного вакуумированного объема в полость в области стыка рабочих объемов прибора. Нагретый до температуры 165,"С герметизирующий материал подается на сачленяемые по- 30

72056 9

Для этого герметизирующий материал подают непосредственно на сочлененные поверхности, которые предварительно охлаждают до температуры

0-,30 С, а высоту h первоначального уровня герметизирующего материала 5 в автономном вакуумированном объеме относительно плоскости стыка выбирают в зависимости от угла наклона плоскости стыка и диаметра Р полости в соответствии с соотношением

h- (1,5 —:2,5) D — 0э ю с. и в процессе герметизации рабочих объемов поддерживают температуру сочленено ных объемов прибора в пределах 10 до 40 С.

Сущность реализации предлагаемого способа поясняется чертежом..

Рабочие объемы фотоэлектронного прибора, включающие плоское стекло с сформированным фотокатодом 1 и ответную часть -2, содержащую электронно о оптическую систему, стыкуют в вакуумной камере 3 с образованием полости 4 таким образом, чтобы величины зазоров не превышали 0,1 мм в плоскости стыка S и 0,3 мм в осталь- 25 ных местах стыка деталей, образующих полость (при больших зазорах возможнО попадание герметиэирующего материала на фотокатод и другие части прибора).Иэ автономного вакуумирова- ЗО ного объема 5 в полость на стык рабочих объемов прибора, находящихся при температуре 0-30 С, подается под о давлением, например под действием силы тяжести, горячий герметиэирую- З5 щнй материал б на основе индия (например, сплав индий-олово в весовом отношении 1:1 с температурой плавления 117 C) . Герметизирующий материал в количестве, превышающем необходимое для получения шва в 4;:10 раз, наrpевается до температуры, превышающей температуру плавления на

20-100 С, например, с помощью высокочастотного индуктора 7.

Выбором скорости истечения, количеств а и температуры гермети з ируюшего материала, с одной стороны, и температуры охлаждаемых стеклянных поверхностей, с другой стороны,дости- 50 гается такое растекание герметиэирующего материала внутри полости, при котором его слой остается только на холодных, смачиваемых им стеклянных *оверхностях. Другие стенки пслости изготовлены из материала, не смаЧдвающегося герметизирующим материалом, например из стали. Избыток стекает в отверстие 8 и затем в резервуар 9. Слой герметизирующего материала 10, оставшийся на стекле, за- 60 твердевает в течение 2- .10 сек. Толщина этого слоя, определяемая поверхностными силами натяжения, вязкостью герметизирующего материала и скоростью его остывания, составляет О, 3- 2ммЯ и обеспечивает надежную герметичность и высокие физико-механические характеристики шва.

Скорость истечения герметизирующего материала определяется высотой

h подъема его первоначального уровня в автономном вакуумированном объеме относительно плоскости стыка S.

Высота h определяется слецующим эмпирическим выражением:

h= (),5— - . .2 5) 0 — Dsin где 2 — диаметр полости; ос — угол наклона плоскости стыка, и составляет от

10 мм до 300 мм при 20 мм

300 мм и 30

Большие значения В ограничиваются конструктивными трудностями, меньшие определяются тем, что применение предлагаемого способа для Л 20м нецелесообразно, так как для малых диаметров уже имеется довольно простая технология холодной сварки под давлением, Выбор (30 ведет к необходимости сильного увеличения

h и количества герметизирующего материала для создания нужной скорости истечения, что приводит к усложнению конструкции. Для этого, чтобы герметизирующий материал не застыл, че успев растечься по полости герметизации, ширину сечения этой полости

1 и диаметр д сечения отверстия автономного вакууьированного объема через которое подается герметизирующий ма-ериал, выбирают больше 5 мм.

Увеличение и ) выше 30 мм ведет к усложнению конструкции вакуумной камеры. Кроме того, чтобы избежать застывания герметизирующего материала,, последний нагревают до температуры на 20-, -100 С выше его температуо ры плавлени я . Превышение верхне го предела температуры герметизирующего материала ведет к уменьшению толщины шва из-эа уменьшения сил поверхностного натяжения и к ухудшению фиэикомеханических характеристик шва, а при повышении температуры стеклянных поверхностей до температуры плавления герметизируюшего материала к несмачиваемости последним стеклянных поверхностей. Кроме того, усложняется отвод тепла от фотокатода, нагревание которого ведет к ухудшению параметров прибора. Нижний предел температуры стеклянных поверхностей определяется их стойкостью к термоудару при подаче горячего герметизирующего материала.

Разработанная система подачи герметизирующего материала гарантирует повышение температуры фотокатода не выше чем на 10ОС, ввиду малого количества припоя, остающегося на стекле.

Кроме того, избыток герметиэируюшего материала не успевает нагреть фото720569 катод из-эа малой теплопроводности стекла. Этому способствует также наличие теплоотвода 11. Температура контролируется при изготовлении опытной партии приборов, в которых ее измеряют термопарами в различных 5 точках фотокатода, Качество шва, образующего при данном способе соединения рабочих объемов приборов, значительно улучшается, так как стекло хорошо смачивается герметизирующим материалом, особенно при подаче его струей, и не образует с ним хрупких соединений.

Кроме того, поверхность стекла практически не взаимодействует с парами щелочных металлов в процессе изготовления фотокатода. Высокая пластичность шва при отсутствии в нем хрупких соединений позволяет герметизировать рабочие объемы приборов, выполненные из стекол с различными коэффициентами Я термического расширения (например, из стекол С-52-1, С-90-1, иэ волоконно-оптических дисков и др.).

Использование предлагаемого способа соединения рабочих объемов фотоэле-;(Я ктронных приборов герметизирующим материалом,на основе индия, подающимся непосредственно на стеклянные поверхности,. обеспечивает по сравнению с существующими возможность улуч- щ шения физико-механических характеристик шва и получения приборов повышенной герметичности, воэможность улучшения параметров фотоэлектронных приборов, упрощение технологии изготовления приборов, удешевление приборов за счет исключения применения драroueнных металлов.

Пример реализации способа.

Предлагаемый способ соединения рабочих объемов фотоэлектронных приборов может быть реализован при герметичном соединении фотокатода с электронно-оптической системой электронно-оптического преобразователя.

В качестве герметизирующего материала используется сплав олова с индием (1:1) с температурой плавления

117 С. Высота . первоначального уровня о герметизирующего материала, относительно плрскости стыка составляет Я)

100 мм, угол наклона плоскости стыка

45о, диаметр полости 80 мм, диаметр сечения отверстия автономного вакуумированного объема 10 мм, ширина сечения полости 6 мм. Температура 55 нагревания (Z ) герметизирующего материала 200 С Температура стеклянных поверхностей после предварительного охлаждения 25 С (комнатная), в о процессе герметиэ ации 25-30 С.

Полупрозрачный сурьмяно-цеэиевый фотокатод ЭОП изготовляется по известной технологии на плоском стекле марки С-52-1 диаметром 80 мм, рабочий диаметр фотокатода 70 мм.

Электронно-оптическая часть (ЭОП) представляет собой люминесцентный экран, изготовленный из (2п,М,)5:>g люминофора на плоском стекле марки

С-52-1, которое спаяно через манжету из стали 29 НК со стеклянным цилиндром марки С-52-1, имеющим диаметр

80 мм и длину 20 мм. Экран приближен к фотокатоду на расстояние 5 мм, Толщина герметизирующего слоя составляет 1 мм. Изготовленные таким образом

ЭОП выдерживают напряжение между катодом и анодом не менее 10 кв, имеют пониженный уровень собственных шумов, высокую чувствительность фотокатода, срок службы не менее двух лет.

Формула изобретения

Способ соединения рабочих объемов фотоэлектронного прибора, включающий операцию герметизации стыка двух рабочих объемов, один из которых содержит сформированный фотокатод, путем подачи жидкого герметиэирующего материала на основе индия из автономного вакуумированного объема в полость в области стыка рабочих объемов прибора, о т л и ч а ю щ и и с. я тем, что, с целью улучшения физикомеханических характеристик шва, герметизирующего объем прибора, и улучшение параметров прибора, герметиэирующий материал подают непосредственно на сочленяемые поверхности, выполненные из стекла, которые предварительно охлаждают до температуры

0-30 С, а высоту h первоначального уровня герметизирующего материал в автономном вакуумированном объеме относительно плоскости стыка выбирают в зависимости от угла с наклона плоскости стыка и диаметра D полости в соответствии с соотношением

) = (1,5 -: 2,5 ) D — D S n c и в процессе герметизации рабочих объемов поддерживают температуру сочлененных объемов прибора в пределах от 10 до

40 С, Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Патент CtdA, 9 3.904.065, кл.29-458, опублик. 1975.

2. Патент США Р 3.243.627, кл.313-102, опублик. 1966.

720569

Сост авит ель Ю.K ут енин

Техред Э.Чужик КоРРектоР В.Синицкая

Редактор В.Павлов

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4 аказ 10234/42 Тираж 844 Подни сно е

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, москва, Ж-35, Раушская наб.,д.4/5