[发明专利]一种用于扫描条纹管的光电阴极制作方法

摘要

本发明公开了一种用于扫描条纹管的光电阴极制作方法，主要用于高速成像扫描条纹管的大尺寸条形光电阴极的制作方法。其主要技术方案是包含工艺流程，蒸镀材料除气→安装石英玻璃窗→一次安装镀制机构→镀制金属膜→安装镀制铟锡挡板→铟锡材料除气→二次安装镀制机构→镀制铟锡合金基底→安装阴极定位座→石英玻璃窗装入阴极挂架→装管→光电阴极制作→转移阴极及封接→取管→测试检验。本发明试用证明从根本上克服了该制作方法中的技术难题，达到作出合格的扫描条纹管的光电阴极，满足高速成像和瞬态现象研究领域的特殊需求。

主权项

一种用于扫描条纹管的光电阴极制作方法，其特征在于：包含真空镀膜机（Ⅰ）、镀制机构（Ⅱ）、阴极定位座（Ⅲ）、阴极制作设备（Ⅳ）、条形光栅挡板（Ⅴ）、铟锡合金挡板（Ⅵ）、阴极挂架（Ⅶ）及工艺流程，所述的工艺流程的具体操作：A、蒸镀材料除气，镀金属膜前，将蒸镀材料Cr、Cu、Ag分别装入镀膜机腔体（5）的各个坩埚（9）中，抽真空达2×10－2mba时，进行10分钟的除气处理；B、安装石英玻璃窗，将检验合格的石英玻璃窗（1），装入镀制机构（Ⅱ）的台阶孔内，在圆盘（10）中，通过两个U形杆（12）安装条形光栅挡板（Ⅴ），通过调节螺母（14），使石英玻璃窗（1）和条形光栅挡板（Ⅴ）的距离保持在0.3—0.6 mm的范围；C、一次安装镀制机构，把装有石英玻璃窗（1）和条形光栅挡板（Ⅴ）的镀制机构（Ⅱ），装在挂架托盘（6）中；D、镀制金属膜，关闭镀膜机腔体（5），抽真空，压强低于4×10－5mba时，开始镀膜，蒸发速率设定为6 Å/秒，按照第一层镀Cr、第二层镀Cu、第三层镀Ag的顺序进行，厚度设定为第一层2000～3000Å、第二层4000～5000Å、第三层4000～5000Å，当每层厚度均达到设定值时，镀制完毕，对镀膜机腔体（5）进行放气，真空度等于大气压时，取出镀制机构（Ⅱ）；E、安装镀制铟锡挡板，从镀制机构上取下条形光栅挡板（Ⅴ），装入铟锡合金挡板（Ⅵ），使石英玻璃窗（1）和铟锡合金挡板（Ⅵ）的距离保持在0.2—0.5 mm的范围；F、铟锡材料除气，将粒度为1～3mm的氧化铟锡，按与步骤A相同的方法进行除气；G、二次安装镀制机构，将装有铟锡合金挡板（Ⅵ）的镀制机构（Ⅱ），装在挂架托盘（6）中；H、镀制铟锡合金基底，抽真空，压强低于4×10－5mba，开始镀膜，膜层厚度设定为25Å，蒸发速率设定为1～3 Å/秒，当厚度达到设定值时，镀制完毕，对镀膜机腔体（5）进行放气，真空度等于大气压时，取出镀制机构；I、安装阴极定位座，把阴阴极定位座（Ⅲ）安装到单层多电极电子光学系统（3）的阴极环（19）上，阴极定位座的定位槽（18）中心应对准单层多电极电子光学系统（3）上的消气剂钉（16），并用止钉（17）止紧；J、石英玻璃窗装入阴极挂架，把镀制有铟锡合金基底的石英玻璃窗（1），通过螺钉（22）、弹簧片（21）安装到阴极挂架（Ⅶ）上，安装时石英玻璃窗（1）的条形光栅位置应垂直于阴极挂架的定位凸块（13）；K、装管，把带石英玻璃窗（1）的阴极挂架（Ⅶ）和带阴极定位座（Ⅲ）的单层多电极电子光学系统的组合体（25），与阴极制作设备（Ⅳ）的法兰盘（24）密封连接，装入封接腔体（30），通过阴极制作设备的机械传递机构（28），把带石英玻璃窗（1）的阴极挂架送入阴极制作腔体（29），置于碱金属蒸发器（26）的上端，碱金属蒸发器内分别装有K源、Na源、Cs源、Sb源，经排气通道（27）抽真空，温度达380℃排气14小时，真空度达到10‑8mbar以下时，完成阴极制作前的准备；L、光电阴极制作，温度200℃±10℃，将碱金属蒸发器（26）中的K源、Na源、Cs源、Sb源加初始电流，K 3安培、Na 1安培、Cs 1.5安培、Sb 0.2安培，除气3～5分钟，开始制作：a、制作底层Na3Sb，调整Na源的电流，按0.3安培/分钟的速率增加Na电流，观察到光电流上升到与暗电流上升速率一致时，增加Sb电流，使Na和Sb充分反应，当光电流快速上升到最大值后又下降到最大值的30%～50%时，关闭Sb再关闭Na，形成底层Na3Sb；b、制作中间层Na2KSb，1、按0.3安培/分钟的速率增加K电流，使底层Na3Sb与K充分反应，当光电流快速上升到最大值后又下降到最大值的30%～50%时，关闭K，2、蒸镀Sb，打开Sb，当光电流快速上升到最大值后又下降到最大值的30%～50%时，关闭Sb，3、Sb、K同时蒸镀，打开K，第一次光电流快速上升到最大值时开Sb，下降到最大值的30%时关Sb，第二次光电流快速上升到最大值时开Sb，下降到最大值的50%时关Sb，第三次光电流快速上升到最大值时开Sb，下降到最大值的80%时关Sb，第四次光电流快速上升到原最大值时开Sb，下降到最大值的90%时关Sb，重复第四次的操作，当出现新的最大光电流值，并下降至略低于原最大值时，同时关闭Sb和K，4、交替蒸镀，重复操作1、2、3程序五至六次，完成中间层Na2KSb的制作；c、制作表面层Cs3Sb，1、蒸镀Cs，降温至180℃～130℃之间，按0.3安培/分钟的速率增加Cs电流，当光电流快速上升到最大值后又下降到最大值的30%～50%时，关闭Cs，这样进行三至六次，2、蒸镀Sb，按0.3安培/分钟的速率增加Sb电流，当光电流快速上升到最大值后又下降到最大值的30%～50%时，关闭Sb，3、Sb和Cs同时蒸镀，打开Cs，当光电流下降到最大值的30%～50%时，关闭Cs，随后打开Sb，当光电流下降到最大值的30%～50%时，关闭Sb，当光电流又上升到新的最大值时，再打开Sb，当光电流下降到最大值的30%～50%时，关闭Sb，重复蒸镀Sb，直到5分钟内光电流无下降趋势时，即完成表面层Cs3Sb的制作，此时光电阴极制作完毕；M、转移阴极及封接，在温度100~150℃时，由阴极制作设备的机械传递机构（28），把光电阴极制作完毕的阴极挂架送回封接腔体（30），与带阴极定位座的单层多电极电子光学系统（3）进行对接，即阴极挂架座的定位凸块（13）装入阴极定位座（Ⅲ）的定位槽（18）中，通过预先填充在单层多电极电子光学系统（3）端面的金属铟（31），完成真空封接；N、取管，待设备内温度冷却到室温后，对封接腔体（30）放气，真空度等于大气压时，充入氮气，将带阴极挂架（Ⅶ）和阴极定位座（Ⅲ）的扫描条纹管取出，而后卸下阴极挂架和阴极定位座；O、测试检验，对扫描条纹管的阴极灵敏度及光谱响应区域进行检测，达到技术指标的为合格，反之不合格。