СПОСОБ ЭЛЕКТРОННОГО ОБЕЗГАЖИВАНИЯ МИКРОКАНАЛЬНОЙ ПЛАСТИНЫ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ ВАКУУМНОГО ПРИБОРА
METHOD FOR ELECTRONIC DEGASSING MICROCHANNEL PLATE DURING MANUFACTURE OF VACUUM DEVICE

Изобретение относится к области электронной техники, в частности к технологии изготовления вакуумных фотоэлектронных приборов (ФЭП), содержащих микроканальные пластины (МКП), такие как бипланарные и инверсионные электронно-оптические преобразователи (ЭОП), фотоэлектронные умножители (ФЭУ) и позиционно-чувствительные детекторы, и может быть использовано при производстве этих приборов.
5
Известен способ изготовления вакуумного фотоэлектронного прибора с микроканальной пластиной, включающий выполнение в процессе откачки последовательных операций электронного обезгаживания микроканальной пластины путем облучения ее электронным потоком от источника электронов, при этом электронная бомбардировка МКП продолжается 30-40 часов при выходном токе МКП, составляющем 20% от тока ее проводимости [см. а.с. СССР №1295953, МПК H01J 9/12, опубл. 30.05.1991 г.].
Недостатками аналога являются низкая производительность обезгаживания и недостаточная эффективность очистки.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ электронного обезгаживания МКП при изготовлении бипланарного ЭОП в установке финишной сборки, включающий облучение МКП входным электронным потоком при заданных напряжениях на МКП и выходном токе (см. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Коновалова П.И., МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 2010 год, стр. 10-11).
Недостатками прототипа является то, что весь техпроцесс происходит с неизменным поддерживаемым постоянно выходным током 2,5 мкА, который соответствует работе МКП в режиме насыщения, последнее приводит к тому, что энергия электронов на последних стадиях размножения уменьшается и вероятность десорбции адсорбированных поверхностью каналов загрязнений также уменьшается; при уменьшении напряжения на МКП при постоянном выходном токе входной ток уменьшается, что снижает интенсивность газовыделения МКП и соответственно ухудшает эффективность очистки, к тому же величина входного тока не связана с параметрами вакуумного прибора при эксплуатации, что может привести к газовыделению в полость прибора, провоцируя снижение основных параметров ЭОП, а подаваемое на МКП напряжение 710 В существенно ниже рабочего и при его увеличении в вакуумном приборе увеличится энергия вторичных электронов и глубина их проникновения в бомбардируемую поверхность, что приведет к росту газовыделения при эксплуатации вакуумного прибора.
Таким образом, описанный в прототипе способ электронного обезгаживания МКП не обеспечит равномерную очистку каналов по всей длине и не гарантирует соблюдение требования надежности при работе вакуумного прибора.
Задачей предлагаемого технического решения является повышение производительности и эффективности обезгаживания МКП для улучшения параметров и повышения надежности вакуумного прибора.
-9
-9
Технический результат достигается тем, что в способе электронного обезгаживания микроканальной пластины при изготовлении вакуумных приборов, включающем облучение МКП входным электронным потоком при заданных напряжении и выходном токе, согласно изобретению обезгаживание электронным потоком осуществляют в пять этапов, первый этап проводят при входном токе 4·10-8·10 А и выходном токе 0,05-0,1 от тока проводимости МКП, на втором этапе обезгаживание осуществляют при напряжении на МКП 1000-1050 В при том же входном токе, на третьем этапе ступенчато снижают напряжение на МКП через каждые 50-100 В от 1000-1050 В до 650-600 В при постоянно поддерживаемом выходном токе 2,7-3,2 мкА, на четвертом этапе обезгаживание проводят при том же выходном токе и входном токе, соответствующем входному току предельного режима эксплуатации вакуумного прибора, на пятом этапе обезгаживание осуществляют при напряжении на МКП 1000-1050 В и выходном токе 10-12 мкА.
Данный способ позволит повысить производительность и эффективность обезгаживания МКП, снизить остаточное электронно-стимулированное газовыделение, улучшить параметр «отношение сигнал/шум» и надежность вакуумного прибора.
-9
-9
При входном токе меньше 4·10 Α снижается газовыделение, что приводит к снижению производительности, а при токе выше 8·10 А происходит очень интенсивное газоотделение, что может привести к пробою МКП и экрана. Диапазоны выходного тока 2,7-3,2 мкА и 10-12 мкА выбраны исходя из того, что при меньших токах снижается интенсивность газовыделения, а при больших токах чрезмерно возрастает входной ток, приводя к неоправданному снижению усиления МКП.
Сущность способа поясняется графиками, где на фиг. 1 изображено изменение газовыделения МКП в процессе обезгаживания по заявляемому способу, а на фиг. 2 - по прототипу, и таблицами 1, 2, в которых приведены сравнительные результаты обезгаживания МКП по заявляемому способу и прототипу.
Способ электронного обезгаживания микроканальной пластины при изготовлении вакуумного прибора осуществляли следующим образом.
2
3
-9
На первом этапе проводили очистку каналов при выходном токе, соответствующем линейному режиму работы МКП, т.е. устанавливали выходной ток 0,1 от тока проводимости МКП, чтобы предотвратить зарядку каналов на выходе. При этом происходила очистка каналов по всей длине, в основном их выходных участков, так как количество электронов, бомбардирующих выходные участки в линейном режиме, в 10-10 раз больше, чем количество электронов на входе. На этом этапе в качестве второго задаваемого параметра используется входной ток 5·10 А, величина которого достаточна, чтобы вызвать интенсивное газоотделение, но не привести при этом к пробою МКП и экрана. В таком режиме газовыделение вырастало до максимума и начинало снижаться.
На втором этапе поднимали напряжение на МКП до 1000 В (максимально допустимый предел рабочего напряжения на МКП для вакуумных приборов), чтобы увеличить десорбцию поверхностно-адсорбированных веществ за счет роста энергии вторичных электронов между столкновениями. Входной ток при этом оставался неизменным, выходной увеличивался. В таком режиме происходила очистка каналов и выходной металлизации каналов при максимальной энергии вторичных электронов.
На третьем этапе для обеспечения интенсивного газовыделения на всей продолжительности этапа производили ступенчатое снижение напряжения на МКП от 1000 В до 650 В через каждые 50 В при установленной величине выходного тока, равной 3 мкА. Это приводило к тому, что входной ток на каждой ступени увеличивался и, соответственно, увеличивалось газовыделение, т.е. увеличивалась степень очистки входного торца МКП и входных участков каналов.
На четвертом этапе очищали максимально входной торец и входные участки каналов. Это достигали установлением входного тока, соответствующего максимальной световой нагрузке, предусмотренной технической документацией на испытания и эксплуатацию конкретных вакуумных приборов.
На пятом этапе осуществляли очистку выходной металлизации при максимальной энергии вторичных электронов, устанавливали напряжение на МКП 1000 В и выходной ток 10 мкА, соответствующий режиму глубокого насыщения МКП. Поскольку каналы МКП уже, в основном, очищены от поверхностных соединений, резкого снижения усиления МКП не происходит даже при значительном увеличении выходного тока за счет повышения входного тока.
Результатом электронного обезгаживания является снижение остаточного электронно-стимулированного газовыделения на порядок в сравнении с прототипом (см. табл. 1, 2), что приведет к улучшению параметра «отношение сигнал/шум» и надежности вакуумного прибора за счет снижения уровня донной обратной связи.
Электронное обезгаживание МКП производили последовательно в пять этапов для очистки определенных частей МКП на каждом этапе таким образом, чтобы происходило постоянно интенсивное газовыделение (см. фиг. 1), в результате чего очистка поверхности МКП от загрязнений происходит более равномерно по всей длине каналов и в более короткие сроки, а привязка к параметрам режимов эксплуатации вакуумных приборов гарантирует низкий уровень газоотделения при их работе.
Использование предлагаемого способа позволит по сравнению с прототипом повысить производительность и эффективность обезгаживания МКП, что приведет к улучшению параметров и надежности вакуумного прибора.