СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РЕНТГЕНОВИДИКОНА Российский патент 1995 года по МПК H01J9/26 

Изобретение относится к передающим телевизионным трубкам для визуализации радиационных изображений и может быть использовано при изготовлении рентгеновидиконов, чувствительных к мягкому рентгеновскому излучению.

Известен способ изготовления рентгеновидикона [1] в котором входное окно с сигнальной пластиной и фотопроводящим слоем предложено изготавливать по обычной технологии на массивной стеклянной подложке, но до запрессовки входного узла в колбу видикона эту подложку сошлифовывать и заменяют тонким бериллиевым окном, при этом остается не сошлифованной пленка стекла толщиной 0,05-0,1 мм, удерживающая фотослой и обеспечивающая вакуум-плотное соединение входного окна и колбы видикона холодным способом через индиевое уплотнение.

Недостатками этого способа изготовления прибора являются сложность сошлифовки стеклянного диска без нарушения структуры фотослоя и его механических деформаций и наличие остающейся пленки стекла, которая поглощает мягкое рентгеновское излучение.

Известен способ изготовления 25-миллиметрового рентгеновидикона, включающий выполнение входного окна из полированного бериллия (площадью 5 х 7 мм² и толщиной 0,5 мм), закрепленного в рамке из стекла и запрессованного в колбу прибора через индиевое уплотнение.

Недостатками такого способа изготовления рентгеновидикона являются сложность технологии вакуум-плотного закрепления бериллиевого диска в рамке из стекла и малая площадь поля контроля.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому способу является способ изготовления рентгеновидикона с бериллиевым входным окном [2] заключающийся в том, что полированный бериллиевый диск герметично закрепляют внутри коварового кольца, внутренний и наружный диаметры которого равны соответствующим диаметрам открытого конца колбы прибора, наносят фотослой и соединяют с колбой видикона через индиевое уплотнение таким образом, что герметичное индиевое сочленение осуществляется между полированным торцом коварового кольца и стеклянной колбой прибора, к которым индий имеет хорошую адгезию.

Однако технология изготовления узла входного окна рентгеновидикона по данному способу предполагает высокотемпературный нагрев бериллиевого диска при герметичном соединении его с кольцом из ковара или монеля методом пайки, при которой выделяются высокотоксичные пары бериллия. Кроме того, после нагрева требуется дополнительная шлифовка и полировка окислившейся поверхности бериллиевого диска и кромки кольца, по которой осуществляется соединение его с колбой прибора. Совместная полировка узла, состоящего из разнородных металлов, представляет дополнительные трудности, так как частицы материала кольца из более плотного металла, внедрившиеся в бериллиевый диск при обработке, будут нарушать качество обработки поверхности и при работе прибора будут просматриваться на изображении объектов в виде дефектов. При такой конструкции входного окна невозможно дальнейшее уменьшение толщины бериллиевого диска без снижения его механической прочности, что ухудшает чувствительность прибора к мягкому рентгеновскому излучению.

Таким образом, известные способы изготовления рентгеновидиконов не обеспечивают достаточной чувствительности к мягкому рентгеновскому излучению в диапазоне энергий ниже 15 КэВ и сложны в технологическом отношении.

Цель изобретения обеспечить надежность вакуум-плотного соединения входного окна с колбой рентгеновидикона.

Для этого в предлагаемом способе изготовления рентгеновидикона, заключающемся в том, что изготавливают и полируют бериллиевый диск, наносят фотослой, соединяют с колбой прибора через индиевое уплотнение, входное окно выполняют в виде профилированного диска из бериллия, имеющего минимальную, но достаточную для обеспечения механической прочности, толщину на диаметре, равном диаметру фотослоя, и кольцевую проточку в зоне соединения его с колбой прибора, и на диск с проточкой в зоне индиевого уплотнения наносят пленку из материала, имеющего хорошую адгезию к индию и бериллию, например SiO₂ или SiN.

Способ изготовления рентгеновидикона с входным окном в виде профилированного диска из бериллия, на который в зоне соединения его с колбой прибора нанесена пленка, имеющая хорошую адгезию к индию и к бериллию, позволяет:
1. Расширить энергетический диапазон чувствительности рентгеновидикона в область мягкого рентгеновского излучения до 7 КэВ.

2. Упростить технологию изготовления рентгеновидикона путем непосредственного соединения бериллиевого диска с колбой прибора через индиевое уплотнение без дополнительных переходных элементов с сохранением жесткости конструкции входного окна.

3. Повысить надежность вакуум-плотного сочленения бериллиевого диска с колбой рентгеновидикона с помощью соединения замкового типа и нанесения в зоне сочленения пленки, имеющей хорошую адгезию и к индию, и к бериллию.

Хотя известно использование бериллиевого диска в качестве входного окна рентгеновидикона, позволяющего снизить фильтрацию мягкого рентгеновского излучения, однако конструкция этого узла не позволяет существенно уменьшить толщину диска и соответственно поглощение излучения с энергией ниже 15 КэВ. Применение профилированного бериллиевого диска позволяет минимум в 2 раза уменьшить толщину диска в рабочей области мишени без снижения его механической прочности при соответствующем увеличении толщины диска до необходимой величины по краю, что повышает прозрачность окна и чувствительность рентгеновидикона в указанном диапазоне энергий рентгеновского излучения.

Применение профилированного бериллиевого диска позволяет упростить технологию изготовления рентгеновидикона путем непосредственного соединения входного окна с колбой прибора с помощью индиевого уплотнения без дополнительных переходных элементов.

Вследствие того, что индий не имеет адгезии к бериллию, для выполнения надежного вакуум-плотного соединения на бериллиевом диске в зоне сочленения выбирается кольцевая проточка, выполняющая роль замка, и на эту область наносится пленка, имеющая хорошую адгезию и к индию, и к бериллию, например, напыляемые в вакууме слои окиси и двуокиси кремния, нитриды различных элементов. Такой способ соединения обеспечивает возможность изготовления электровакуумного прибора по более простой и безопасной технологии.

Применение разъемных и неразъемных соединений замкового типа известно в вакуумной технике, однако используются они при наличии постоянных внешних механических стягивающих усилий. В предлагаемом способе вакуумное соединение основано на механизме адгезии между соединяемыми деталями и уплотняющим компаундом.

Известен способ холодного вакуум-плотного сочленения входного окна рентгеновидикона с колбой прибора через индиевое уплотнение, осуществление которого возможно только для материалов, имеющих хорошую адгезию к индию.

В данном случае входное окно выполнено из материала, который не смачивается индием и не имеет к нему адгезии. Таким образом, выполнение входного окна в виде профилированного диска из бериллия с кольцевой проточкой в области соединения его с колбой прибора и нанесение в области индиевого уплотнения пленки из материала, имеющего адгезию к индию, позволяет изготовить электровакуумный прибор по более простой и безопасной технологии.

На чертеже представлен вариант выполнения рентгеновидикона с расширенным в область мягкого рентгеновского излучения энергетическим диапазоном чувствительности.

На чертеже показаны профилированный бериллиевый диск (входное окно) 1, кольцевая проточка 2 на диске; пленочное покрытие 3 на диске и в проточке; стальное кольцо 4; индиевое уплотнение 5, фотослой 6, стеклянная колба 7 прибора и электронно-лучевой прожектор 8.

Способ осуществляется следующим образом.

Изготавливают профилированный бериллиевый диск 1 с кольцевой проточкой 2, выполненной на расстоянии не менее 0,5 мм от края диска во избежание скола его кромки, шириной не более толщины стенки колбы прибора с целью образования замкового соединения в зоне уплотнения. С противоположной стороны диска уменьшают толщину его на диаметре (не менее диаметра фотослоя) до величины, при которой обеспечивается механическая и вакуумная прочность диска и не появляется мениск при откачке прибора. Экспериментально установлено, что для бериллия марки ТГП на диаметре 18 мм эта величина составляет 0,25-0,3 мм. Появление мениска может привести к растрескиванию фотослоя и выходу прибора из строя. После шлифовки и полировки рабочей поверхности диска до 12-14 класса чистоты на область индиевого уплотнения, включая кольцевую проточку, в вакууме наносится окисная или нитридное пленочное покрытие 3 типа SiO₂, SiN толщиной 0,1-0,2 мкм, имеющая хорошую адгезию к индию. Затем на центральную часть полированной поверхности диска методом термического распыления в высоком вакууме наносится фоточувствительный слой 6 и весь узел холодным способом через индиевое уплотнение 5, ограниченное от растекания стальным кольцом 4, запрессовывается в колбу 7 с электронно-лучевым прожектором 8.

По данному способу изготовлено несколько экспериментальных партий дюймовых рентгеновидиконов с бериллиевым входным окном, фоточувствительный слой которых выполнен из селена. Для устранения кристаллизации селена и стабилизации параметров фотослоя между бериллиевым диском и слоем селена введен слой из сплава селен-мышьяк с соотношением компонентов 2:1 соответственно. Проведенные испытания показали высокую дефектоскопическую чувствительность и разрешающую способность приборов при ускоряющем напряжении на рентгеновской трубке в диапазоне 7-150 кВ.

Сущность изобретения: входное окно рентгеновидикона выполняют в виде профилированного диска из бериллия, имеющего минимальную, но достаточную для обеспечения механической прочности, толщину на диаметре, равном диаметру фотослоя, нанесенного на полированную поверхность диска. На кольцевую проточку в зоне соединения его с колбой рентгеновидикона с помощью индиевого уплотнения и на диск в зоне соединения наносят пленку из материала, имеющего хорошую адгезию к индию и бериллию, например SiO₂ или SiN, что позволяет в 2 - 6 раз улучшить чувствительность рентгеновидикона в области мягкого рентгеновского излучения и упростить технологию его изготовления. 1 ил.

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РЕНТГЕНОВИДИКОНА, включающий полировку входного окна, выполненного в виде бериллиевого диска, нанесение на полированную поверхность фотослоя, герметичное соединение входного окна с корпусом рентгеновидикона через индиевое уплотнение, отличающийся тем, что бериллиевый диск выполняют профилированной формы с кольцевой проточкой по периферии, зону которой, сопрягаемую с индиевым уплотнением, покрывают пленкой из материала, имеющего прочную адгезию к индию и бериллию.