专利名称：紫外线检测器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种紫外线检测器，它检测入射在其上的紫外线辐射，将它们转换成电信号。
在日本实用新型公报No.4917184中公开了一种常规的紫外线检测器。所公开的检测器包括设置在一个由玻璃壳体构成的密闭容器内的一个阳极和一个阴极，以及焊接在该玻璃壳体底部的一个玻璃底板。
虽然上述常规的紫外线检测器寿命长，能够稳定地检测紫外线辐射，是一种很不错的检测器，但它的性能还不够充分。特别是长时间使用后，会出现性能恶化，稳定性下降。
为克服上述缺点，发明人已做了各种的研究探索，并已说明导致这些缺点的根源在于用来作为紫外线检测器的窗口材料的玻璃材料。一般的紫外射线能够透过的玻璃材料都含有氟。在焊接紫外线检测器的壳体和底板时，包含在玻璃材料内的氟就会从玻璃材料中汽化出来，并被阳极和阴极的表面以及密闭容器的内表面等吸收。检测器的正常操作和制造中的硬化过程均包括在电极之间的气体放电。由气体放电产生的电子和离子分别撞击在阴极和阳极表面上。这引起吸附在这些电极表面上的氟的解吸作用。容器内的其它地方的氟也可利用在检测器制造中的硬化过程中甚至是在检测器正常的操作状态下产生的热使其解吸。解吸后的氟改变填充在容器内的放电气体的离子化性能。这种改变通常导致击穿电压的降低，它将引起偶尔的和无间断的错误放电以及敏感性的不希望的增加。这些使得检测器的稳定性和可靠性的显著下降。
为了克服以上的由使用这样的玻璃材料导致的缺点，本发明的一个目的就是提供一种性能优于常规检测器的紫外线检测器。
本发明的紫外线检测器包括一个由阻碍紫外线的一种金属材料制成的密闭容器，该密闭容器包含有一个筒形部件，并有一个开口和一个窗口部件，窗口由一种紫外线能够透过的玻璃材料制成，封闭筒形部件的开口。它还包括置于上述密闭容器内的一个阳极和一个阴极，以及包围在该密闭容器内的一种气体，该阳极和阴极的位置与窗口部件相对。
在这样的一种结构中，由于筒形部件的材料是阻碍紫外线通过的，因此入射紫外线辐射从由紫外线可透过的材料制成的窗口射入，射向检测器的阳极和阴极，借此该检测器显示出高方向性。而且，由于筒形部件是由金属材料制成的，所以即使是在筒形部件通过压力或焊接与构成密闭容器等的底部表面的材料相连接时，污染物如氟也不会附着在密闭容器、阳极和阴极上。因此本发明的紫外线检测器避免了遭受氟等污染物的影响，借此检测器的击穿电压可以保持稳定。
从下面的参照附图对本发明的详细描述中，可以更全面地理解本发明，附图仅是为了举例说明，不能认为是对本发明的限定。
从后面所给出的详细的描述中，可以看出本发明的更广阔的应用范围。然而，应该明确的是仅是借助举例说明的方式给出了详细的描述和特定的例子，作为本发明的最佳实施例。在本发明的宗旨和范围内，从这一详细描述中，各种的修改和变化对于本领域的技术人员来讲，是很显然的。
图1是本发明的第一个实施例的一个紫外线检测器的平面图；图2是上述紫外线检测器沿图1中线A-A所作的剖面视图；图3是图1所示的紫外线检测器的驱动电路的电路图；图4是本发明的第二个实施例的一个紫外线检测器的平面图；图5是上述紫外线检测器沿图4中线A-A所作的剖面视图；图6至11分别是本发明的其它实施例的紫外线检测器的纵剖面图。
下面将说明紫外线检测器的实施例。相同的部件将给出相同的标记，而不做重复的描述。在下面的说明中，垂直方向与附图中的一致。
图1是本发明的第一个实施例的一个紫外线检测器D1的平面图。图2是紫外线检测器D1沿图1中的线A-A所作的剖面图。该检测器包括一个密闭的容器V1，一个阳极1和一个阴极2，阳极1和阴极2置于密闭容器V1的内部。
密闭容器V1包括由阻碍紫外线的金属材料制成的具有两个开口的一个筒形部件3；一个由紫外线能够透过的玻璃材料制成的、封闭筒形部件3的一个开口的窗口部件4；一个固定在筒形部件3上以便关闭筒形部件3的另一个开口的环形金属部件5；和一个密封环形金属部件5上的开口的玻璃密封层7。筒形部件3和环形金属部件5的底部侧壁部分是向外弯曲凸出的，并且它们的弯曲部分电焊在一起，以便它们相互重叠。环形金属部件5的中间壁面部分与筒形部件3的中间壁面部分平行，因而构成了一个圆柱体。环形金属部件5的上部壁面部分向内弯曲，此上部弯曲部分有一个外部表面5a，用来放置阳极1。
阳极1的与窗口部件4相对的部分，相对于其周围部分向下凹陷，指向阴极2，并且在此区域内形成一个格栅或网状物1m。阳极1从凹陷的环绕区域向环形金属部件5的定位外部表面5a延伸，其在延伸方向上的末端部分1a向外弯曲，以便与环形金属部件5的上端的外部表面5a平行。当阳极1的末端部分1a相对于外部表面5a简单固定时，阳极1就相对于环形部件5定位。阴极2置于与在阳极1的凹陷部分上形成的网状区域1m相对的位置上。一个引导销6从阴极2的下部表面延伸，穿过环形金属部件5的中心。该引导销6被牢固地嵌入填充环形金属部件5的开口的玻璃密封剂7中。相应地，当阳极1的末端部分1a相对于环形金属部件5的外部表面5a简单固定时，阳极1相对于与引导销6相连的阴极2定位。嵌入在玻璃密封剂7中的还有一个金属排出管8，该排出管8与密闭容器V1的内部相通。排出管8的作用是将稀有气体如氩引入到密闭容器V1中。当这样的一种气体被引入之后，金属排出管8的外端即被密封。对于阴极2来讲，只要其工作电压能够达到4.1电子伏特或更高，任何一种材料都可以使用，如可以使用Ni(镍)、Mo(钼)或W(钨)作为阴极2的材料。在本实施例中，阴极2的材料是Ni，而引导销6和筒形部件3的材料是柯伐合金。窗口4由紫外线可以透过的玻璃(UV玻璃)制成，具有波长为大约190nm或更长一些的紫外射线可以从中穿过。在UV玻璃是由紫外线可以透过的光学玻璃制成的情形下，其热膨胀系数可以做得与柯伐合金的热膨胀系数相近，因此它可以很容易地与筒形部件3相附着，这样就使紫外线检测器的制造变得更为容易。
图3是紫外线检测器D1的驱动电路的一个电路图。当借助于电阻R1和R2将来自于一个动力源S1的一个电压施加在筒形部件3和引导销6之间时，该电压也就加在了阳极1和阴极2之间，由此产生了一个导电区域。所施加的电压比由响应入射紫外线辐射放电而在阳极1和阴极2之间产生的最低电压要高，而比没有紫外线辐射入射时自发感应放电的最低电压要低。在此实施例中，所施加电压大约为350V。由于筒形部件3是由阻碍紫外线的金属材料制成的，所以入射紫外线辐射只能从由紫外线可以透过的材料制成的窗口4入射到检测器D1的阳极1和阴极2上，因此检测器D1具有很高的方向性。在此状态下，阴极2的表面由穿过窗口部件4和阳极1的网状区域1m的紫外线辐射照射，产生的光电子从阴极2发射出去。这样由于阳极1和阴极2之间的导电区的存在，所产生的光电子聚向阳极1的运动加速，并与阳极1和阴极2的之间的气体分子相碰撞，因而导致电子雪崩。由于电子雪崩的出现，在阳极1和阴极2之间产生大量的阳离子。这些阳离子由于导电区域的作用加速聚向阴极2，并与阴极2的表面相撞，这样从阴极2又发射出大量的次级电子。如光电子一样，次级电子也将产生电子雪崩，借此阳极1和阴极2之间的放电电流由于入射紫外线辐射的射入而迅速增加。虽然放电电流的负载由一个电容器C1提供，但由于阳极1和阴极2之间的偏离电压因放电电流的快速增加而降低，放电在短时间内即行结束。从而紫外线辐射作为一个电流脉冲被检测出。在电阻R2的两端产生一个电压脉冲，通过监测此电压脉冲来检测紫外线辐射。当紫外线辐射较弱时，所产生的脉冲的频率与紫外线辐射的强度成正比，当紫外线辐射较强时，所产生的脉冲的频率将达到饱和。
下面将描述制造图1和图2中所示的紫外线检测器D1的一种方法。首先，将引导销6焊接在阴极2的底部表面上。这样焊接后的阴极2和引导销6就借助于玻璃密封剂7在那里熔化连接，固定在环形金属部件(金属壳体)5的内部。此固定过程完成之后使得阴极2的上部表面置于定位表面5a之上的一个预定高度位置上，金属排气管8也利用玻璃密封剂7固定在环形金属部件5的内部，使金属排气管8的上端凸出于定位表面5a之上。在溶化连接过程中，污染物包括氟和氧化物在此部分安装的部分上产生。要使用酸溶解的处理方法才能将这些污染物去掉。随后，阳极1的下端1a的底部表面焊接在定位表面5a的上面。从而阳极1的网状区域1m和阴极2的上表面以定位表面5a为基准定位。也就是阳极1和阴极2之间的距离(即放电间隙)的准确度由阳极1和阴极2相对于定位表面5a的伸出高度的加工精度来决定。即使在与引导销6相连的阴极2在冲击或热的作用下有些变形的情况下，阳极1和阴极2之间的距离都能保持在高精度，因此生产的每一个紫外线检测器的性能错误都得以降低。
接下来，将窗口部件4熔化连接在筒形部件3的内部，以便从内部关闭筒形部件3的上部开口。然后，此部分装配的部分用酸溶解处理，以便去掉污染物包括氟和氧化剂。在这之后，筒形部件3(罩)固定在环形金属部件5的上面，使得位于筒形部件3的下端的向外弯曲部分(凸缘)的内表面重叠在位于环形金属部件5的下端的向外弯曲部分(凸缘)的外表面上，并且这些弯曲部分被焊接在一起。由于筒形部件不是由玻璃而是由金属制成，所以包含在紫外线可以透过的玻璃中的氟，例如，通过1.9wt％即使在此过程中，也不会附着在密闭容器V1上。也是由于筒形部件3不是由玻璃制成的，因此作为玻璃的主要成分的二氧化硅在此焊接过程中，不会出现汽化，这样就防止了二氧化硅的细小颗粒附着在密闭容器V1以及电极1和2上而导致的异常放电。金属排气管8与一个高真空设备相连，用来从密闭容器V1的内部抽走气体，并且从外部加热密闭容器V1，使其干燥。在密闭容器V1内的压力充分降低至基本的真空状态之后，少量的混合气体从金属排气管8的下端进入密闭容器V1内。在气体被引入之后，金属排气管8的下端即由压力压紧密封，这样在密闭容器V1的内部建立起了一个密封状态。由于金属排气管8不是由玻璃制成的，因此即使在其一端以这样的方式密封的情况下，氟和二氧化硅也不会进入到容器V1内。
下面将描述本发明的第二个实施例的一个紫外线检测器D2。图4是紫外线检测器D2的平面图。图5是紫外线检测器D2沿图4中的线A-A所作的剖面图。此检测器与图1和2中所示的检测器的不同之处仅在于阳极1和筒形部件3的上部结构。筒形部件3的直径沿其轴线方向在外部壁面的上部和下部各不相同，即上部的外部壁面的直径小于下部的外部壁面的直径，由此它们的内表面在其边界处形成了一个台阶3S。筒形部件3的内表面上的台阶3S的下表面3b与窗口部件4平行。将平面型阳极1的上表面的外边缘焊接在台阶3S的下表面3b上。位于环形金属部件5的下端的凸缘的下表面3C和台阶3S的下表面3b之间的距离是恒定的。从而当将阳极1简单地与台阶3S的下表面3b焊接在一起时，阳极1就相对于位于环形金属部件5的下端的凸缘的上表面3C定位。阴极2的上表面由玻璃密封剂7固定，使得距凸缘的上表面3C的距离保持为恒定值。阳极1的网状区1m和阴极2的上表面之间的距离(即放电间隙)根据凸缘的上表面3C来确定，并且其准确度由筒形部件3的台阶3S和环状金属部件5的加工精度决定。在紫外线检测器D2中，在阳极1固定在筒形部件3的台阶3S上之后，筒形部件3的一个开口用窗口部件4密封，筒形部件3被固定在环形金属部件5之上，这样位于筒形部件3的下端的向外弯曲部分(凸缘)的内表面与位于环状金属部分5的下端的向外弯曲部分(凸缘)的外表面相重叠，并且将这些弯曲部分焊接在一起，因而得到密闭容器V1。
图6和图7给出了本发明的第三个和第四个实施例的紫外线检测器D3和D4的纵剖面图。紫外线检测器D3和D4分别与图2和图5中所示的紫外线检测器D1和D2基本相同，不同之处仅在于没有提供排气管8。在制造这些检测器的方法中，包括将尚未焊接在一起的筒形部件3和环状金属部件5引入一个真空室中；加热该室；向该室内填充混合气体；和利用接触焊接技术将这些部件连接起来等步骤。
图8和图9分别给出了本发明的第五个和第六个实施例的紫外线检测器D5和D6的纵剖面图。图9中所示的紫外线检测器D6的结构与图8中所示的紫外线检测器D5相比，省去了排出管8。在其它方面，它们的结构是完全相同的。紫外线检测器D5与第一个实施例的紫外线检测器D1不同的是阳极1也作为筒形部件3使用。这种结构使单独制造一个小检测器变得更容易。
最后，图10和图11分别给出了本发明的第七个和第八个实施例的紫外线检测器D7和D8的纵剖面图。图11中所示的紫外线检测器D8的结构与图10中所示的紫外线检测器D7相比，省去了排出管8。在其它方面，它们的结构完全相同。紫外线检测器D7与图2中所示的紫外线检测器D1不同的是阳极1的结构。与图2中所示的紫外线检测器D1相比，紫外线检测器D7在保持阳极1和阴极2之间的距离的高精度上可能具有不利因素，然而，它的简单结构能使其造价更为低廉。
排除上述实施例的限制，还可以以各种方式对本发明进行修改。
从以上对本发明的描述可以看出，以多种方式对本发明进行修改变换是很显然的。这样的改动不能认为是偏离了本发明的宗旨和范围，所有这样的对本领域的技术人员来讲是显然的修改都将包含在下面的权利要求的范围内。
在1996年9月26日提出的日本申请No.8-255080(255080/1996)和在1996年10月14日提出的日本申请No.8-270776(270776/1996)借此说明书合并在一起。
权利要求
1.一种紫外线检测器，包括一个包括有一个筒形部件和一个窗口部件的密闭容器，所说的筒形部件具有一个开口，并且由阻碍紫外线透过的一种金属材料制成，所说的窗口部件由紫外线可以透过的一种玻璃材料制成，并封闭上述开口；置于所说的密闭容器内的一个阳极和一个阴极，它们的位置与所说的窗口部件相对；和一种封闭在所说的密闭容器内的气体。
全文摘要
本发明涉及一种紫外线检测器,它包括一个筒形金属部件,一个阳极和一个阴极被密闭地包围在该筒形金属部件内,从一金属排出管引入的一种放电气体填充在该筒形金属部件内。在上述的阳极和阴极被包围在该筒形金属部件内之后,紫外线检测器的制造可以不涉及任何的玻璃熔化过程。从而,密闭容器V1的内部可以免受氟的污染,这样就可提供出性能稳定的紫外线检测器。
文档编号H01J47/02GK1179537SQ9711956
公开日1998年4月22日 申请日期1997年9月25日 优先权日1996年9月26日
发明者藁科英永, 津雄滋 申请人:浜松光子学株式会社