再次进行焊接和加固，并进行真空检漏，保证管壳内真空漏率小于10—1()Pa/L.S。
[0058]2.4)将铟锡合金放入铟封环内。
[0059]2.5)利用交流点焊机将碱金属蒸发源和金属锑蒸发源固定于真空法兰的接线柱上，以便从真空室外对这些阴极蒸发源施加电流。
[0060]3)阴极制作
[0061]条纹变像管主要应用在可见光波段，因此制作的光电阴极2—般为对可见光敏感的多碱光电阴极，化学成分为锑、钾、钠、铯。具体工艺步骤为:
[0062]3.1)真空排气;将装调完成的管壳放入真空转移系统的铟封腔室内，将输入端及阴极蒸发源放入转移系统的阴极制作腔室内，利用机械栗、分子栗和离子栗的三级真空排气系统进行真空排气，使所有组件处于高真空环境中，要求真空度值优于2X10—6Pa。
[0063]3.2)高温烘烤;对真空室进行高温烘烤，进一步去除真空室内以及各组件的残余气体。烘烤温度为350°C，烘烤时间为10小时以上。经过烘烤后，真空室真空度将进一步提高，温度降至室温后一般真空度优于5 X 10—7Pa以下。
[0064]3.3)碱金属蒸发源除气；除金属锑以外，其他阴极蒸发源均为碱金属化合物与强还原剂组成的混合物，在阴极蒸发过程中会释放大量对阴极有害的气体，因此需要对这些混合物进行预除气，尽可能降低有害气体的释放。具体方法是:利用电流源对阴极蒸发源缓慢施加电流，在电流加热的作用下蒸发源混合物中的气体被释放出来，最大加热电流稍小于碱金属被还原出来时的电流。该过程完成后，整个真空室的真空度将进一步提高。当真空度优于I X 10—7Pa以下时，进行光电阴极层的沉积。
[0065]3.4)光电阴极的类型为多碱光电阴极，采用电流加热使碱金属还原的工艺实现多层阴极薄膜的沉积。具体步骤为:
[0066]3.4.1)将阴极制作腔室的温度设置为200°C，温度稳定后，同时生长金属锑(Sb)膜和碱金属钾(K)膜，并观察光电流的变化，当光电流达到最大时，表明K膜与Sb膜反应完全生成了 SbK3膜层；
[0067]3.4.2)进行钠(Na)膜的生长，并交替生长K膜将与Sb膜，观察光电流的变化，当光电流达到最大时，表明形成了较好的阴极结构，此时阴极的化学式为Na2KSb;
[0068]3.4.3)进行铯(Cs)膜的生长，并观察光电流的变化，光电流最大时表明形成了具有较高量子效率的光电阴极，此时阴极的化学式为Na2KSb (Cs)；
[0069]4)转移铟封
[0070]4.1)化铟。将铟封腔室的温度设置为1201至1301之间，等待温度稳定后，观察铟封腔室内管壳顶部铟封环内铟锡合金的融化状态，由于铟锡合金的熔点为118°C，因此可观察到此时铟锡合金呈液体状，可进行阴极转移和密封。
[0071]4.2)阴极转移与铟封。将输入端通过磁力传递杆从阴极制作室转移至铟封腔室，仔细观察输入端边缘的上铟封结构以及管壳顶端的下铟封结构，保证两者对齐后将输入端缓慢落下;输入端设置有上铟封结构，很容易浸入铟锡合金内部，将阴极窗与管体连接。
[0072]4.3)降温后，铟锡合金凝固，将整管从真空室中取出，条纹变像管制作完成。
[0073]其中，管壳8是由多节玻璃管组成，玻璃管两边用高频封接与可伐环连接，该可伐环边缘可作为内部电极的电极引线接口。
[0074]其中，管壳8的一端设置有铟封结构11，铟封结构11包括上铟封结构12和下铟封结构13，上铟封结构12和下铟封结构13尺寸、形状相适配。
[0075]铟封结构内装有铟封材料14，铟封材料14选为铟锡合金，其熔点为117°C，清洗干净的铟锡合金在高温下熔化，由于其具有良好的流动性，会在铟封槽内均匀分布。一般在化铟结束后铟锡合金填满铟封槽2/3为宜，太多会导致后续密封过程中铟锡料流出引起管壳内电极间的短路。
[0076]阴极碱源及锑球的组装。本例中的光电阴极2为多碱光电阴极，碱源采用SASE的高纯碱源，为铬酸盐与强还原剂(锆铝粉、硅等)的混合物，在加热情况下还原剂可将铬酸盐中的碱金属还原。锑球的纯度大于99.99%，直径约0.5mm;所有蒸发源都固定在法兰盘内测并通过引线连接到外部。
[0077]如图3所示，阴极制作工艺制作过程中光电流随制作持续时间的变化曲线。该图说明了阴极制作过程中，首先蒸发Sb和K，出现光电流，表明生成了某种具有光电转换效应的材料，但是光电流很小，量子效率很低(光电流越大说明量子效率会越高)；因此继续Sb和K的蒸发直到光电流最大，此时生成了一种SbK3的膜层，完成这个过程大概需要两个小时，这个过程中光电流从零增大到约ΙΟΟηΑ。为了进一步增大光电流，再进行Na膜以及Sb和K的交替生长，直到看到光电流继续增大到一个新的值，如图3中横轴从两小时到六小时的这段时间，光电流从大约10nA上升到300nA，这个过程形成了Na2KSb膜层。为了再次增大光电流，再进行Cs膜的生长，直到光电流达到最到，如图3中最后一个小时，可以看到随着Cs膜的生长，光电流继续增大到接近600nA，表明具有较高量子效率的光电阴极形成，此时阴极的化学式为Na2KSb (Cs)0上述过程中使用的是白光光源。
[0078]图3是在真空中制作条纹变像管光电阴极过程中监测到的光电流变化情况，在现实中需要将条纹变像管的管壳部分与输入端部分密封后从真空中取出进行应用。为了确定转移铟封是否成功，将经过转移铟封后的条纹变像管从真空系统中取出，此时如果转移铟封成功，则根据在图3中光电流的变化，应该在将条纹变像管暴露大气后测试光电阴极还能看到明显的光电流。
[0079]如图4所示，采用波长从400nm到SOOnm可调的光源测试该条纹变像管，可以看到辐照灵敏度随着波长的变化特性，这是典型的Na2KSb (Cs)光电阴极光谱响应曲线，转移铟封后条纹变像管内部具有很好的真空度，光电阴极工作正常，证明条纹变像管制作成功。
【主权项】
1.一种条纹变像管的制备方法，包括以下步骤:1)组件准备、2)组件装调、3)阴极制作，其特征在于:还包括步骤4)转移铟封； 所述转移铟封的具体步骤是: .4.1)化铟;将铟封腔室的温度设置为120°至130°之间，等待温度稳定后，观察铟封腔室内管壳顶部铟封环内铟锡合金的融化状态，待铟锡合金呈液体状，则进行步骤4.2)；反之继续等待； .4.2)阴极转移与铟封;将输入端通过磁力传递杆从阴极制作室转移至铟封腔室，观察输入端边缘的上铟封结构以及管壳顶端的下铟封结构，保证两者对齐后将输入端缓慢落下，使得上铟封结构浸入到填充有铟锡合金的下铟封结构内部，将输入端与管壳固定连接； .4.3)对铟封腔室开始降温，铟锡合金凝固，条纹变像管制作完成。2.根据权利要求1所述的条纹变像管的制备方法，其特征在于:所述步骤I)的具体步骤是: .1.1)输入端的准备;首先将金属盘与入射窗高频封接，形成输入端;对输入端进行高温退火;然后对输入端依次进行去油剂、酒精、去离子水超声清洗;最后对输入端进行真空检漏，保证真空漏率小于10—1()Pa/L.S; .1.2)管壳与电极组件的准备;对电极组件、铟封环和管壳进行高温退火处理，然后分别依次进行去油剂、酒精、去离子水超声清洗;所述电极组件包括加速栅极、聚焦电极、偏转电极、电子倍增极以及荧光屏； .1.3)阴极组件的准备;预先准备好碱金属蒸发源和金属锑蒸发源； .1.4)铟封材料的准备;对铟锡合金依次进行去油剂、酒精、去离子水超声清洗;然后对铟锡合金在600°C高温下进行一次融化，形成与铟封环一致的形状；最后再次清洗铟锡合金。3.根据权利要求1或2所述的条纹变像管的制备方法，其特征在于:所述步骤2)的具体步骤是: .2.1)首先，将电极组件利用胎具进行装架和固定，其中管壳内部金属与金属之间的固定采用交流点焊工艺，玻璃管壳与金属之间固定与密封采用高频封接工艺，不同管壳之间的连接采用激光焊接工艺； .2.2)选择一种金属光电阴极，利用入射光照射光电阴极产生光电子，光电子在电极组件的作用下在荧光屏上成像，通过显微镜确定图像是否在荧光屏中心，并对像质分辨率和畸变进行判断，经过多次微调各电极组件的位置实现装架； .2.3)将所有电极组件和管壳再次进行焊接和加固，并进行真空检漏，保证管壳内真空漏率小于 10-1()Pa/L.S; .2.4)将铟锡合金放入铟封环内； .2.5)利用交流点焊机将碱金属蒸发源和金属锑蒸发源固定于管壳接线柱上，用于从真空室外对碱金属蒸发源和金属锑蒸发源施加电流。4.根据权利要求3所述的条纹变像管的制备方法，其特征在于:所述步骤3)具体步骤是: .3.1)真空排气;将装调完成的管壳放入真空转移系统的铟封腔室内，将输入端及碱金属蒸发源和金属锑蒸发源放入转移系统的阴极制作腔室内，利用机械栗、分子栗和离子栗的三级真空排气系统进行真空排气，使所有组件处于高真空环境中，真空度值大于2 X 10—6Pa;.3.2)高温烘烤;对真空室进行高温烘烤，烘烤温度为350°C，烘烤时间为10小时以上； .3.3)碱金属蒸发源除气；利用电流源对阴极蒸发源缓慢施加电流，在电流加热的作用下蒸发源混合物中的气体被释放出来； .3.4)采用电流加热使碱金属还原的工艺实现多层阴极薄膜的沉积;具体步骤为: .3.4.1)将阴极制作腔室的温度设置为200°C，温度稳定后，同时生长金属锑膜和碱金属钾膜，并观察光电流的变化，当光电流达到最大时，K膜与Sb膜反应完全生成了 SbK3膜层； .3.4.2)进行钠膜的生长，并交替生长金属锑膜和碱金属钾膜，观察光电流的变化，当光电流达到最大时，表明形成了化学式为Na2KSb的阴极； .3.4.3)进行铯膜的生长，并观察光电流的变化，光电流最大时，光电阴极层形成，此时光电阴极层的化学式为Na2KSb(Cs)。
【专利摘要】本发明涉及光电器件技术领域，尤其涉及一种条纹变像管的制作方法。该条纹变像管的制作方法包括：1)组件准备、2)组件装调、3)阴极制作，其改进之处是：还包括步骤4)转移铟封；采用转移系统热铟封制作条纹变像管可极大地避免光电阴极制作过程中阴极蒸发源对器件其他电极组件的污染，进而降低噪声，提高光电阴极的均匀性以及条纹变像管的动态范围。采用独特的真空密封结构可提高器件真空密封的成功率。该专利所涉及方法还可用于光电倍增管、像增强器、增强型图像耦合器等各种真空光电器件的研究和生产。
【IPC分类】H01J9/32, H01J31/50, H01J9/12
【公开号】CN105551913
【申请号】CN201510941402
【发明人】王兴, 田进寿, 白永林, 赛小峰, 段东平, 卢裕, 徐向宴, 韦永林, 雷鸣轩, 张铁, 董改云, 王俊锋, 温文龙, 刘虎林, 辛丽伟
【申请人】中国科学院西安光学精密机械研究所
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年12月15日