一种使用砷化镓晶片制作三代像增强器的方法与流程

本发明涉及一种制作方法，尤其涉及一种使用砷化镓晶片制作三代像增强器的方法。
背景技术：
：目前常用的三代像增强器的制作方法是：定期将荧光屏组件通过加载闸门室送入超高真空室中，进行密闭去气和电子轰击清洗后送入装配超高真空室；定期将砷化镓光电阴极组件通过加载闸门室送入超高真空室中进行密闭预去气；然后将光电阴极组件送入相临的超高真空室进行批量最终清洗和敏化处理，形成光电阴极后送入装配超高真空室；在装配超高真空室中将电光阴极和荧光屏组件进行组装处理后送入密闭超高真空室，进行批量密闭焊接处理，形成真空管；最后将加工好的真空管送入卸载闸门室，并从该闸门室批量卸载。上述方法有效排除了砷化镓光电阴极形成室内气压的下降和波动，有利于光电阴极与荧光屏组件的组装。但是，该方法存在以下缺点：一、该方法对超高真空室中的大气压强的要求较高，需低于10-11帕斯卡才可以正常工作，因此，真空室除气过程所需的时间长，导致产品生产效率低；二、采用该方法，真空室的空气不易排除彻底，当提高室内温度时，剩余的氧分子，含氧气体及水蒸气与光电阴极表面会发生化学方应，容易产生不合格产品。据统计，采用该方法，产品合格率通常只有40％；三、采用该方法，对生产环境、生产设备、技术人员的要求非常高，一条生产线需要投资数亿元，但产量有限，投入和收益不成正比例；四、采用该方法生产的像增强器使用寿命只有一万小时(约三年)。技术实现要素：为了解决上述技术所存在的不足之处，本发明提供了一种使用砷化镓晶片制作三代像增强器的方法。为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种使用砷化镓晶片制作三代像增强器的方法，步骤如下：一：将砷化镓晶片清洗处理，然后镀导电层，使电阻达到额定标准；首先在洁净度大于100级、真空度大于10-5Pa的洁净室中对砷化镓晶片进行超声波清洗；根据污染物种类的不同，选择纯水或有机溶剂清洗液或无机酸性、碱性、中性清洗液作为清洗介质，并选择性加入金刚砂研磨剂用于强化清洗效果；然后在砷化镓晶片的两个侧面上均镀上铂导电层；镀导电层的工艺步骤由净屏、镀铂、滴有机膜、修边、检测组成，上述工艺均按照常规方法进行操作；镀铂的厚度应小于等于120nm、镀铂后导电层的电阻应小于等于55Ω；二、将镀铂之后的砷化镓晶片在洁净室中进行超声波清洗，然后与脉冲电源进行电路连接；先将脉冲电源的金属零件进行表面高温氧化处理，然后通过脉冲点焊机，将脉冲电源的正负极与砷化镓晶片的一端进行高频封接，形成封接件；封接前，为了防止砷化镓晶片突然遇高温而炸裂，需先将其进行预热；封接后，进行退火处理以消除或减小封接件中的应力；三、将光纤倒像器依次进行清洗、镀荧光粉、高温定型的处理，然后将处理好的光纤倒像器送入高真空的车间内进行电子清洗；首先选取纤维中心距离小于等于5μm、数值孔径大于等于1.0的光纤倒像器，对符合要求的光纤倒像器进行超声波清洗；选取粉层厚度与电子束穿透深度相当的荧光粉，配置荧光液；为了防止荧光液中的荧光粉组团，加入少量的Sr(NO3)2作为分散剂，并加入少量的K2OmSiO2作为黏合剂以提高荧光粉与底液之间的粘结力；其中，荧光粉、Sr(NO3)2、K2OmSiO2三者的质量比为1：0.05～0.2：0.05～0.2；使用镀膜机将荧光液镀在光纤倒像器的一个侧面上；然后将光纤倒像器放置在真空度大于10-5Pa、温度为400℃的环境下烘烤12h以上，进行高温定型；将定型后的光纤倒像器使用电子枪进行电子清洗，使光纤倒像器微孔中的吸附气体被彻底去除，以保证整个光纤倒像器的洁净度；最后对光纤倒像器进行精密度检测，舍弃质量不达标的产品；四、将镀导电层的砷化镓晶片与镀荧光粉的光纤倒像器送入焊接车间，进行激光焊接，形成夜视仪的核心组件，即三代像增强器；焊接车间应保证较高的洁净度，达到无尘、恒温；打开焊接车间闸门，将带导电层的砷化镓晶片与镀荧光粉的光纤倒像器送入焊接车间内的高真空室中；通过激光焊接装置将砷化镓晶片的任意一面与光纤倒像器镀荧光粉的一面进行焊接；焊接完成后，采用真空等离子清洗机对核心组件进行清洗，重点是对内表面进行清洗，从而除去核心组件内外侧的有机物污染、表面吸附以及表面氧化；五、将三代像增强器与壳体进行封装，并进行质量检测；壳体为空心圆柱型，壳体的下端开设有窗口，将光纤倒像器未镀荧光粉的一面与窗口位置相对应，脉冲电源放在核心组件与壳体之间的任意位置，然后使用硅胶进行灌封；灌封完成后，对三代像增强器进行质量检测以及可靠性测试，并出具产品性能指标证书，从而完成制作。表面高温氧化处理在真空/烧氢两用炉内进行，控制高温氧化的温度在350℃以下，生成内外两层的氧化膜；所述氧化膜从内向外由Fe2O3和Fe3O4组成，二者的厚度比为10～20:1。本发明的生产环节为流程化控制，适合于批量生产，具有生产效率高的优点；在生产过程中副反应的发生几率低，产品合格率高，能有效降低生产成本并进一步提高生产效率；使用的器件或设备均市场可购，不仅成本低，还有利于打破市场垄断；此外，本发明的使用寿命较长，可达市场一般产品的三倍以上，具有较强的实用价值。附图说明图1为本发明的整体流程示意图。图2为三代像增强器的整体结构示意图。图中：1、砷化镓晶片；2、脉冲电源；3、光纤倒像器；4、壳体；5、窗口。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。如图1、图2所示，本发明的整体步骤如下：一：将砷化镓晶片清洗处理，然后镀导电层，使电阻达到额定标准；首先在洁净度大于100级、真空度大于10-5Pa的洁净室中对砷化镓晶片进行超声波清洗，使洁净室标准符合真空器件工艺洁净度的环境要求；严格按照洁净室工作要求、保持其洁净度是制作像增强器的基本保证。超声波清洗可以有效振松砷化镓晶片表面的强粘合污染物。根据污染物种类的不同，可以选择纯水或有机溶剂清洗液或无机酸性、碱性、中性清洗液作为清洗介质，还可以加入金刚砂研磨剂用于强化清洗效果。然后在砷化镓晶片的两个侧面上均镀上铂导电层；镀导电层的工艺步骤由净屏、镀铂、滴有机膜、修边、检测组成，上述工艺均按照常规方法进行操作；镀铂的厚度应小于等于120nm、镀铂后导电层的电阻应小于等于55Ω；镀铂的纯度要求为大于等于99.95％、铂颗粒的平均粒径为7.0m/g、密度为0.4～0.7g/cm。二、将镀铂之后的砷化镓晶片在洁净室中进行超声波清洗，然后与脉冲电源进行电路连接；洁净室要求洁净度大于100级、真空度大于10-5Pa、恒温23℃；先将脉冲电源的金属零件进行表面高温氧化处理，然后通过脉冲点焊机，将氧化后脉冲电源的正负极与砷化镓晶片的一端进行高频封接，形成封接件；表面高温氧化处理在真空/烧氢两用炉内进行，控制高温氧化的温度在350℃以下，生成内外两层的氧化膜；所述氧化膜从内向外由Fe2O3和Fe3O4组成，二者的厚度比为10～20:1。封接前，为了防止砷化镓晶片突然遇高温而炸裂，需先将其进行预热；封接后，进行退火处理以消除或减小封接件中的应力。三、将光纤倒像器依次进行清洗，镀荧光粉，高温定型的处理，然后将处理好的光纤倒像器送入高真空的车间内进行电子清洗；首先按照表1的指标要求对光纤倒像器进行选取；然后对符合要求的光纤倒像器进行超声波清洗；表1光纤倒像器的指标要求序号项目指标1纤维中心距离≤5μm2数值孔径(NA)≥1.03热膨胀系数(20～300℃)(89±2)×10-7/℃4朗伯光透过率≥70％5准直光透过率≥65％6像位移≤95μm7像畸变≤35μm8剪切畸变≤25μm再选取粉层厚度与电子束穿透深度相当的荧光粉，配置荧光液；荧光粉的平均粒径大约为3～6μm，便于电子束能量最大限度的转换为光辐射，以提高荧光屏转换效率，并有合适的空间分辨率；为了防止荧光液中的荧光粉组团，加入少量的Sr(NO3)2作为分散剂，并加入少量的K2OmSiO2作为黏合剂以提高荧光粉与底液之间的粘结力；其中，荧光粉、Sr(NO3)2、K2OmSiO2三者的质量比为1：0.05～0.2：0.05～0.2；使用镀膜机将荧光液镀在光纤倒像器的一个侧面上；然后将光纤倒像器放置在真空度大于10-5Pa、温度为400℃的环境下烘烤12h以上，进行高温定型；将定型后的光纤倒像器使用电子枪进行电子清洗，使光纤倒像器微孔中的吸附气体被彻底去除，以保证整个光纤倒像器的洁净度；最后对光纤倒像器进行精密度检测，舍弃质量不达标的产品；四、将镀导电层的砷化镓晶片与镀荧光粉的光纤倒像器送入焊接车间，进行激光焊接，形成夜视仪的核心组件，即三代像增强器；焊接车间应保证较高的洁净度，达到无尘、恒温23℃；打开焊接车间闸门，将带导电层的砷化镓晶片与镀荧光粉的光纤倒像器送入焊接车间内的高真空室中，高真空室的真空度大于10-5Pa；通过激光焊接装置将砷化镓晶片的任意一面与光纤倒像器镀荧光粉的一面进行焊接；焊接完成后，采用真空等离子清洗机对核心组件进行清洗，重点是对内表面进行清洗，从而除去核心组件内外侧的有机物污染、表面吸附以及表面氧化；五、将三代像增强器与壳体进行封装，并进行质量检测；壳体为空心圆柱型，使用材料为具有良好的物理、机械、化学性能以及耐摩抗腐蚀性能的聚氧化聚甲醛；壳体的下端开设有窗口，将光纤倒像器没有镀荧光粉的一面与窗口位置相对应，脉冲电源放在核心组件与壳体之间的任意位置，然后使用硅胶进行灌封；灌封完成后，对三代像增强器进行质量检测以及可靠性测试，并出具产品性能指标证书，从而完成制作。质量检测指标有光电阴极亮度、灵敏度、光电分辨率参数、空间分辨率、时间分辨率、放大率、畸变、等效背景照度、辐射功率增益以及动态范围等。本发明与传统技术相比，具有以下优势：(1)、本发明对真空室中的大气压强要求较低，因此排气时间短，可大幅度提高生产效率；生产环节为流程化控制，适合于批量制造，能进一步提高生产效率；(2)本发明在生产过程中氧化等副反应的发生几率为零，因此成品合格率高，能有效降低材料损耗以及人工成本；(3)本发明使用到的器件或设备均市场可购，不仅生产成本较低，而且为国内自主产权，可打破国内外的技术垄断。(4)本发明通过提升材料要求，并采用新的技术工艺，能有效延长像增强器的使用寿命，使其使用寿命从一万小时延长至三万小时。上述实施方式并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本
技术领域：
的技术人员在本发明的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本发明的保护范围。当前第1页1 2 3