[发明专利]一种新型银镁合金倍增级及其制备方法

说明书

本发明涉及一种新型银镁合金倍增级及其制备工艺，属于光电倍增管、光电器件倍增级技术领域。该倍增级表层为氮化镁膜层，芯层为氧化镁膜层。其二次发射系数为5‑6(150V)，比现有氧化镁型银镁合金倍增级提高20％以上。可显著提高管子灵敏度和增益，延长使用寿命及增加产品的成品率，也有利于管子及其组件的小型化、便携化。芯层氧化镁薄膜通过对银镁合金基层氧化而形成，表层氮化镁薄膜通过对银镁合金的氮化而形成，工艺上减免了传统氧化镁型银镁合金倍增级的管外高温激活工艺，降低了生产成本并完全排除了暴露空气对倍增级的影响。本发明可用于光电倍增管电子倍增器及光电器件中作为倍增器的使用。

技术领域

本发明涉及一种光电倍增管及光电器件的倍增级技术，特别是银镁合金倍增级技术，属于银镁合金倍增级技术领域。

背景技术

光电倍增管是将微弱的光信号转换为电子信号加以逐级放大用以进行检测、分析、控制的电真空器件，广泛应用于国民经济和科技各领域，如电子、机械、生物医疗、地质勘探、高能物理、宇航开发和国防等。倍增级是用以放大电子信号的重要部件，它对光电倍增管的灵敏度、增益、稳定性有重要影响。银镁合金倍增级是常用的合金型倍增级，尤其是应用在中高端的光电倍增管及使用电子倍增器的光电器件，如超正超正析像管、微光摄像管中，在英美等国有较多的采用。《光电发射次级电子发射与光电倍增管》^[1]报道了现有的银镁合金倍增级属于氧化镁(MgO)型，其二次发射系数平均为4(100V)，随着现代科技和高新技术的发展，需要探测更加微弱的信号以及小型化、便携式的趋势(如宇航、地质勘探等方面的应用)，均要求提高银镁合金倍增级的二次发射系数。

传统的银镁合金倍增级的制备工艺，是用含镁量2-3％的银镁合金在真空炉中经高温氧化在表面形成MgO膜层而形成，氧化气体为氧、水气、二氧化碳、空气等，温度为400-500℃，时间为一小时以上(根据倍增级的大小与结构)。因MgO型倍增级暴露空气会导致二次发射系数的降低，虽采用保护气体加以防范，但在随后的装架、封口及排气过程中，难以完全避免，因而在排气工序中尚需要对倍增级进行数十分钟的辉光放电，再次氧化激活，加以恢复。其缺陷是耗财、耗能、易受到大气污染，。因此，需要进一步改善生产工艺提高生产效能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有氧化镁型银镁合金倍增级发射系数不足和工艺上的缺陷，首创了一种新型银镁合金倍增级及其制作方法，其二次发射系数高于传统的银镁合金倍增级。

本发明所述的新型银镁合金倍增级由表层氮化镁薄膜和芯层氧化镁薄膜构成。

表层氮化镁薄膜通过对银镁合金倍增级充入氮气(或氨气)经高温氮化而形成，镁在高温下扩散致表面与氮反应生成氮化镁(Mg₃N₂)膜层，呈现出其固有的黄绿色。其化学反应式为3Mg+N₂＝Mg₃N₂。Mg₃N₂为立方晶格，晶格常数a＝9.95nm。

芯层氧化镁薄膜通过对银镁合金倍增级经高温氧化(氧化气体可以为0₂、C0₂、H₂0、空气)而形成。镁在高温下扩散致表面与氧反应生成氧化镁(MgO)，呈现出金黄色。

本发明所述的新型银镁合金倍增级，其二次发射系数在阳极电压150V下可达5-6，比传统氧化镁型银镁合金倍增级增加20％以上。

本发明所述的新型银镁合金倍增级的制备工艺包括：芯层氧化镁薄膜与表层氮化镁膜层，均在倍增级装架封口后，在排气过程中的管内进行，因而完全排除了暴露空气对倍增级的影响，免除了管外真空炉对倍增级的高温敏化工艺。

新型银镁合金倍增级可以回收利用，暴露空气后只要再进行一次氮化处理，其二次发射系数可以恢复。

本发明所述的新型银镁合金倍增级的制备工艺包括：