Фотокатодный узел фотоэлектронного прибора

 

Союз Советскин

Социалистически к

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (li)943919 (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22)» »«o 28. 08. 80 (21) 2981218/ТЗ-21 (5 1 )< K>с присоединением заявки №

Н 01,1 31/50 (кударствкнный камнтет

СССР (23) Приоритет ло лвлам нзобрвтеннй н открытий

Опубликовано 15.07.82. Бюллетень №26

Дата опубликования описания 15. 07. 82 (53) УДК 621.383 ° . 0 32 (088. 81

В. Б, Лебедев, В. P. Иа гнуше вский, В.

Б.М.Степанов и В.M.Íèãàëåâ (72) Авторы изобретения (7l ) Заявитель (54 ) ФОТОКАТОДНЫЙ УЗЕЛ ФОТОЭЛЕКТРОННОГО ПРИБОРА

Изобретение относится к электро" вакуумным приборам, а именно к конструктивному выполнению фотоэлектронных приборов, и может быть использовано в фотоэлектронных приборах (ФЭП) с фотокатодами, активирован5 ными щелочными металлами.

Известен способ изготовления ФЭП, согласно которому на подложку, размещенную в вакуумном объеме прибора, наносят основной слой металла с по" следующей его активацией в парах щелочных металлов., При этом источники металлов вводят в вакуумный объем прибора через штенгели, отстоя- 1 щие от рабочей поверхности подложки на значительном расстоянии Г11.

Однако в ряде ФЭП, например в электронно-оптических преобразователях (ЭОП), рабочая поверхность 2о подложки фотокатода располагается в непосредственной близкости от других функциональных узлов прибора (ускоряющей сет ки, экрана и т. д. ), 2

В этом случае при изготовлении указанных узлов ФЭП происходит их загрязнение парами щелочных металлов, что приводит к ухудшению параметров фотоэлектронного прибора.

Известны устройства и технология изготовления ФЭП, в которых с целью устранения загрязнения парами щелочных металла узлов прибора, размещенных вблизи фотокатода, фотокатодный узел выполнен в виде кассеты, содержащей подложку с фотокатодом, переносимую с помощью вакуумного манипуля" тора через специальный штенгель из вспомогательной вакуумной камеры, служащей дпя изготовления фотокатода в ФЭП (2). Однако при большом размере Фотокатода применение известного решения ограничивается трудностями, связанными с герметизацией штенгелей с большими поперечными сечениями, Наиболее близким к изобретению является фотокатодный узел фотоэлект3 9439 ронного прибора, содержащий подложку фотокатода, цилиндр, стенки которого имеют два диаметрально противоположных отверстия, осесимметричный полый электрод с торцовой плоскостью, S ортогональной его оси, и двумя диаметрально противоположны и отверстиями в стенках, расположенный внутри цилиндра с возможностью перемещения под воздействием силы тяжес- 10 ти из исходной позиции в рабочую позицию (3 ).

Такая конструкция фотокатодного узла позволяет временно удалить один из двух близкорасположенных функциональных узлов прибора, например прикатодную ускоряющую сетку, от -другого узла и тем самым обеспечить свободное пространство для размещения источников металлов, необходимых для изготовления фотокатода.

Недостаток известного технического решения состоит в том, что такая конструкция фотокатодного узла не обеспечивает защиту функциональных элементов в приборе, расположенных со стороны рабочей поверхности фотокатода от паров щелочных металлов. Это приводит к снижению электрической прочности прибора, увели. чению шумов и т.п.

Целью изобретения является улучшение параметров прибора за счет устранения загрязнения узлов прибора парами щелочных металлов в процессе эз изготовления фотокатода.

Цель достигается тем, что в фотокатодном узле фотоэлектронного прибора, содержащем подложку фотокатода, цилиндр, стенки которого имеют два диаметрально противоположных отверстия, осесимметричный полый электрод с торцовой плоскостью, ортогональной его оси, и двумя диаметрально противоположными отверстиями

45 в стенках, расположенный внутри цилиндра с возможностью перемещения под воздействием силы тяжести и из исходной позиции в рабочую позицию, подложка установлена в торцовой плоскости полого электрода, полый электрод выпол50 нен в форме тела, геометрически вписанного в сферу, диаметр которой не превышает внутреннего диаметра цилиндра, центр тяжести полого электрода смещен вдоль его оси симметрии относительно экваториальной плоскости сферы, отверстия в стенках полого электрода имеют форму прорезей с

19

4 протяженностью от торца его облегченной части до экваториальной плоскости сферы, ось отверстий в стенках цилиндра лежит в плоскости, смещенной от экваториальной плоскости сферы в исходной позиции полого электрода в сторону его облегченной части на расстояние, не превышающее длины про, резей, внутренняя поверхность стенки цилиндра имеет кольцевой выступ, образующий совместно с полым электродом в его исходной позиции уплотняющий узел.

Внешняя поверхность полого электрода имеет форму, обеспечивающую касание с внутренней поверхности стенки цилиндра не более, чем по линии, лежащей в экваториальной плоскости сферы.

Кроме того, кольцевой выступ на стенке цилиндра выполнен из материала, температурный коэффициент которого B диапазоне температур изготовления фотокатода меньше, чем у ма" териала, из которого изготовлен по-. лый электрод.

На фиг. 1 схематически показан фотоэлектронный прибор с фотокатодным узлом, исходное положение; на фиг. 2 - промежуточное положение полого электрода в момент его поворота; на фиг. 3. - фотокатодный узел после установления полого электрода в рабочую позицию по отношению к функциональным узлам прибора °

Устройство содержит корпус 1 фотоэлектронного прибора, цилиндр 2, функциональные узлы 3 прибора, полый электрод Ч, отверстия в виде прорезей 5, подложка 6 фотокатода, два диаметрально противоположных отверс" тия 7, кольцевой выступ 8, пружинные элементы 9, предохранительное кольцо 10, стержень 11, кольцевой упор 12 с отверстиями в стенках по числу пружинных элементов, испаритель 13 металлов, штенгель 1Й для ввода в прибор паров щелочных металлов, штенгель 15 откачки.

Кроме того, схематически указаны сфера 16, в которую вписан полый электрод, торцовая плоскость I-I полого электрода, ось симметрии

II-II, экваториальная плоскость сферы 1П - IE.

Как видно из фиг. 1 в корпусе 1 фотоэлектронного прибора размещен цилиндр 2 и .другие функциональные узлы прибора 3. Внутри цилиндра ?

1:!,"! ) 25 с

I расположен полый > !;,»; !, !;,т,.— рому придана форма тела, геометрически вписывающегося в сферу 16, диаметр которой не превышает внутренний диаметр цилиндра 2. Торцовая

5 плоскость I-I полого электрода 4 ортогональна его оси симметрии

II-II. Центр тяжести электрода 4 расположен на оси II-II и смещен относительно экваториальной плос- 10 кости III-,III сферы 16. В стенках облегченной части электрода 4 выполнены два диаметрально противоположных отверстия в виде прорезей

5, протяженность которых равна рас- 15 стоянию от торца облегченной части электрода 4 до экваториальной плоскости III-III сферы 16. В торцовой плоскости I-I полого электрода 4 установлена подложка 6 фотокатода. 2О

В стенках цилиндра 2 имеются два диаметрально противоположных отверстия 7, лежащих в плоскости, смещенной от экваториальной плоскости

III-III сферы 16 в исходной позиции электрода 4 (фиг. 1) в сторону его облегченной части на расстояние, не превышающее. длины прорезей 5. Внутреняя поверхность стенки цилиндра 2 имеет кольцевой выступ 8, образующий совместно с электродом 4 в его исходной позиции уплотняющий узел.

Внешняя поверхность полого электрода 4 имеет форму, обеспечивающую касание с внутренней поверхностью стенки цилиндра 2 не более, чем по линии, лежащей в экваториальной плоскости III-III сферы 16. Цилиндр 2 снабжен механизмом фиксации электрода 4 в рабочей позиции, который вы- 4> полнен, например, в виде системы из нескольких пружинных элементов 9 и предохранительного кольца 10, фрикционно связанного со стенками цилиндра .2. В отверстия 7 и прорези 5 можно вводить стержень 11, который удаляют из фЭП, например, с помощью вакуумного манипулятора (не показан).

Цилиндр 2 снабжен кольцевым упором 12 и отверстиями в стенках по чис50 лу пружинных элементов 9.

Кроме того, на фиг. 1 схематически показан испаритель 13 металлов и штангель 14 для ввода в фЭП паров щелочных металлов, необходимых для

SS изготовления фотокатода, а также откачные штангели 15.

Устройство работает следующим образом. t1 :1, vc. ° с)!! ли!ив ж Г т.1К -t l> полый электрод 4 под действием силы тяжести прижимается к выступу 8, образуя с ним уплотняющий узел, чем обеспечивается устойчивое положение электрода 4 в исходной статической позиции и отделение функциональных узлов 3 от остального объема прибора.

На этой стадии изготовления прибора стержень 11 введен в прибор и проходит через оба отверстия 7 и прорези 5, а пружинные элементы 9 выведены из цилиндра 2 и опираются на пре" дохранительное кольцо 10.

Прибор откачивают и производят технологические операции по изготовлению фотокатода. При этом за счет уплотняющего узла скорость натекания паров щелочных металлов в ту часть объема прибора, где находятся функ-, циональные узлы 3, снижается до уровня,при котором непрерывная откачка из этого объема эффективно препятствует загрязнение указанных функциональных узлов.

После изготовления фотокатода прибор откачивают до удаления паров щелочных металлов и переворачивают на 1 80 о. Под дейст вием силы. тяжести электрод 4 перемещается до упора. со стержнем 11. При этом экваториальная плоскость III-III совмещается с осью стержня 11. Полый электрод 4 выходит из зацепления с выступом 8. Это по-ложение является неустойчивым. Поскольку электрод 4 вписан в сферу, диаметр которой не превышает внутренний Диаметр цилиндра 2, а центр тяжести электрода 4 оказывается выше плоскости упора, электрод 4 начинает вращаться вокруг стержня 11 (фиг. 2) до тех пор, пока прорези 5 не займут положения, при котором станет возможно дальнейшее поступательное переме" щение электрода 4.

Это перемещение (падение) электрода 4 продолжается до тех пор, пока он не достигнет упора 12. При этом плоскость I-I торца полого электрода

4, и, соответственно, подложка фотокатода 6 занимают требуемое положение относительно функциональных узлов

3, например относительно плоскости экрана, микроканальной пластины и т.п. (фиг. 3) °

При своем перемещении электрод 4 воздействует на предохранительное кольцо 10 и смещает его. Вследствие этого происходит срабатывание пружин943919 ных элементов 9 и фиксация электрода 4 в рабочей позиции. После этого стержень 11 выводят из прибора.

Точность установки электрода 4 в рабочем положении может быть повышена за счет уменьшения зазора между его стенками и стенками цилиндра

2, который в этом случае можно рас. сматривать как направляющий элемент.

При этом касание стенок должно осу- 10 ществляться не более, чем по линии, лежащей в экваториальной плоскости сферы, что достигается за счет сферической формы внешней поверхности стенки электрода 4. 15

8 противном случае вращение электрода 4 в цилиндре 2 невозможно.

Если выступ 8 выполнен из материала, температурный коэффициент расширения которого в рассматриваемом 2о диапазоне температур изготовления фотокатода меньше, чем у материала, из которого изготовлен электрод 4, то в процессе изготовления фотокатода происходит обжим внешней поверхности 25 электрода 4 выступом 8,что существенно повышает надежность уплотняющего узла.

Применение предлагаемой конструкции фатокатодного узла особенно эф- зв фективно в ЭОП с микроканальными усилителями яркости. При этом обеспечивается возможность создания широкоформатного фотокатода, расположенного на расстоянии допей миллиметра от поверхности микроканальных пластин, что позволяет существенно повысить пространственное разрешение прибора.

Формула изобретения

1. Фотокатодный узел фотоэлектДОннОГО flPMGGPB сОДеРждщий пОДлОж ку фотокатода, цилиндр, стенки кото-. „ рого имеют два диаметрально противо" положных отверстия, осесимметричный полый электрод с торцовой плоскостью, ортогональной его оси, и двумя диаметрально противоположными отверстиями в стенках, расположенный внутри цилиндра с возможностью перемещения под действием силы тяжести и из исходной позиции в рабочую позицию отличающийся тем, что, с целью улучшения параметров прибора за счет устранения загрязнения узлов прибора парами щелочных металлов в процессе изготовления фотокатода, подложка установлена в торцовой плоскости полого электрода, полый электрод выполнен в форме тела,геометрически вписанного в сферу, диа.метр которой не.превышает внутреннего диаметра цилиндра, центр тяжес. ти полого электрода смещен вдоль его оси симметрии относительно экваториальной плоскости сферы, отверстия в стенках полого электрода имеют форму прорезей с протяженностью от торца его облегченной части до экваториальной плоскости сферы, ось отверстий в стенках цилиндра лежит в плоскости, смещенной от экваториальной плоскости сферы в исходной позиции полого электрода в сторону его облегченной части на расстояние, не превышающее длины прорезей, внутренняя поверхность стенки цилиндра имеет кольцевой выступ, образующий совместно с полым электродом в его исходной позиции уплотняющий узел.

2. Узел по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что внешняя поверх" ность полого электрода имеет форму, обеспечивающую касание с внутренней поверхностью стенки цилиндра не более, чем по линии, лежащей в экваториальной плоскости сферы.

3. Узел по пп. 1 и 2, о т л ич а ю щ и й.с я тем, что кольцевой выступ стенки цилиндра выполнен из материала, температурный коэффициент которого в диапазоне температур изготовления фотокатода меньше, чем у материала, из которого изготовлен полый электрод.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Бутслов И.И. и др. Электроннооптические преобразователи и их применение в научных исследованиях. M., "Наука", 1978.

2. J.Т. Balkmil, J.Ë.Folkes Brit.

Pat, М 23, 248159,06.07.59.

3. Авторское свидетельство СССР

1 813533, кл. H 01 J 31/50, 1980 (прототип).