新型铜铍合金倍增级及其制备方法与流程

文档序号:20936084发布日期:2020-06-02 19:21阅读:391来源:国知局

本发明涉及一种光电倍增管及光电器件的倍增级技术,特别是铜铍合金倍增级技术,属于铜铍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。铜铍合金倍增级是常用的合金型倍增级,现有的铜铍合金倍增级属于氧化铍(beo)型,其二次发射系数平均为4(150v),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),均要求提高铜铍合金倍增级的二次发射系数。

传统的铜铍合金倍增级的制备工艺,是用含铍量2-3%的铜铍合金在真空炉中经高温氧化在表面形成beo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beo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。



技术实现要素:

本发明的目的在于克服现有氧化铍型铜铍合金倍增级发射系数不足和工艺上的缺陷,首创了一种氮化铍型铜铍合金倍增级及其制作方法,其二次发射系数高于传统的铜铍合金倍增级。

新型铜铍合金倍增级由表层氮化铍薄膜和芯层氧化铍薄膜构成。

表层氮化铍薄膜通过对铜铍合金倍增级充入氮气(或氨气)经高温氮化而形成,铍在高温下扩散致表面与氮反应生成氮化铍(be3n2)。be3n2为立方晶格,晶格常数a=81.42nm。

芯层氧化铍薄膜通过对铜铍合金倍增级经高温氧化(氧化气体可以为o2、co2、h2o、、空气)而形成。铍在高温下扩散致表面与氧反应生成氧化铍(beo)。

新型铜铍合金倍增级,其二次发射系数在阳极电压150v下可达5-6,比传统氧化铍型铜铍合金倍增级增加20%以上。

新型铜铍合金倍增级的制备工艺包括芯层氧化铍薄膜与表层氮化铍膜层,均在倍增级装架封口后,在排气过程中用高频感应加热,也可用高温真空炉加热方式进行。

新型铜铍合金倍增级的制备工艺包括:

1.倍增级的准备:将含铍量2-3%的铜铍合金(厚度0.1-0.2mm)表面抛光、去油、清洗、成型、装架、封口后,整管接至排气系统,抽真空至10-4-10-5pa,烘烤去气(350℃)1.5小时。

2.氧化铍芯层的制备:充氧气至氧压1-2pa(用瓶装氧或加热高锰酸钾),用高频感应加热倍增级至温度500-600℃(用红外测温仪校准,此时倍增级呈暗红色),时间为7-10秒,抽去氧气,抽真空至10-4-10-5pa。

3.氮化铍表层的制备:充氮气至30-40kpa,用高频感应加热倍增级至温度1000-1100℃,时间为10-12秒,抽去氮气,抽真空度至10-4-10-5pa。

4.倍增级的回火:高频感应加热倍增级至温度600-700℃,时间为10-12秒。



技术特征:

1.新型铜铍合金倍增级,其特征在于倍增级的表层为氮化铍薄膜,可用于光电倍增管、电子倍增器及光电器件中作为倍增器使用。

2.根据权利要求书1所述的新型铜铍合金倍增级,其特征在于所述的氮化铍薄膜覆盖在氧化铍薄膜的芯层上。

3.一种如权利要求书1所述的新型铜铍合金倍增级的制备工艺,其特征在于,该工艺包括:

(1)倍增级氧化制备氧化铍薄膜芯层;

(2)倍增级氮化制备氮化铍薄膜表层;

(3)倍增级的回火处理。

4.根据权利要求书3所述的新型铜铍合金倍增级的制备工艺,其特征在于,所述的倍增级氧化是在氧压1-2pa下,高频感应加热倍增级至温度500-600℃,时间为7-10秒。

5.根据权利要求书3所述的新型铜铍合金倍增级的制备工艺,其特征在于,所述的倍增级氮化是在氮压30-40kpa下,高频感应加热倍增级至温度1000-1100℃,时间为10-12秒。

6.根据权利要求书3或权利要求书4所述的新型铜铍合金倍增级的制备工艺,其特征在于,所述的倍增级氧化是在排气工序中的管内使用高频感应加热进行。

7.根据权利要求书3或权利要求书5所述的新型铜铍合金倍增级的制备工艺,其特征在于,所述的倍增级氮化是在排气工序中的管内使用高频感应加热进行。

8.根据权利要求书3或权利要求书4所述的氮化铍型铜铍合金倍增级的制备工艺,其特征在于,所述的氧化气源还可以是水气、co2、空气。

9.根据权利要求书3或权利要求书5所述的新型铜铍合金倍增级的制备工艺,其特征在于所述的氮化气源还可以是氨气。

10.根据权利要求书3所述的新型铜铍合金倍增级的制备工艺,其特征在于,所述的倍增级回火处理,是在真空度至10-4-10-9pa,高频感应加热倍增级至温度600-700℃,时间为10-12秒。

11.根据权利要求书3所述的新型铜铍合金倍增级的制备工艺,其特征在于,所述的氧化铍芯层是在高温真空炉中氧化而成,氮化铍表层是在高温炉中氮化而形成。


技术总结
本发明涉及一种新型铜铍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铍膜层,芯层为氧化铍膜层。其二次发射系数为5‑6(150V),比现有氧化铍型铜铍合金倍增级提高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。芯层氧化铍薄膜通过对铜铍合金基层氧化而形成,表层氮化铍薄膜通过对铜铍合金的氮化而形成,工艺上减免了传统氧化铍型铜铍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作为倍增器的使用。

技术研发人员:陈开明;陈新云
受保护的技术使用者:陈新云
技术研发日:2018.11.26
技术公布日:2020.06.02
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