СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭОП 3-ГО ПОКОЛЕНИЯ МЕТОДОМ ПЕРЕНОСА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2003 года по МПК H01J9/18 

Предлагаемое изобретение относится к электровакуумной технике, в частности к способу изготовления ЭОП 3-го поколения методом переноса и устройству для его осуществления.

Известен способ изготовления бипланарного ЭОП с финишной очисткой и очувствлением GaAs фотокатода в собранном корпусе прибора [1]. Цилиндрический корпус такого ЭОП содержит сильфон и откачной и активировочный штенгели. В процессе вакуумной обработки сильфон находится в растянутом положении, позволяя с одной стороны обрабатывать GaAs фотокатод, с другой - отдалить люминесцентный экран от нагретого фотокатода. Главным недостатком такого способа изготовления ЭОП являются трудности обезгаживания фотокатодной подложки и других узлов, в особенности МКП.

Также известен способ изготовления ЭОП 3-го поколения с индивидуальной финишной очисткой и очувствлением GaAs фотокатода в фотокатодной камере [2]. По этой технологии каждый GaAs фотокатод обезгаживается и очувствляется по одному, двухстадийно, с промежуточным охлаждением и очувствлением фотокатода. Параллельно в вакуумной камере, сочлененной с фотокатодной через шибер, обезгаживают экранно-катодные узлы (ЭКУ). Изготовленный GaAs фотокатод передают в камеру ЭКУ, где его сочленяют с ЭКУ. Недостатком данных способа и устройства являются большая длительность изготовления фотокатода и низкая производительность изготовления ЭОП 3-го поколения.

Известен способ изготовления ЭОП и многопозиционная установка серийной сборки ЭОП методом переноса [3]. Способ и устройство для изготовления ЭОП, наиболее близкие по решению технической задачи к предлагаемому изобретению, выбраны за прототип. Способ предусматривает раздельное изготовление фотокатодов в одной камере, ЭКУ в другой камере. Обе камеры сочленены вакуумно-плотно с запрессовочным устройством. Каждая камера вакуумно-плотно сочленена со шлюзовой камерой, через которую загружают в одной камере фотокатодные узлы (ФКУ), в другой - ЭКУ и корпус с МКП. В каждой цилиндрической камере по оси цилиндра вмонтированы манипуляторы, совершающие круговые движения. Эти манипуляторы принимают со шлюзов узлы и, двигаясь по кругу, размещают узлы на позициях для их обработки. Обработанные узлы на каждой позиции проходят контроль с помощью контрольных приборов, установленных на камерах. Годные фотокатоды в цилиндрической фотокатодной камере круговым манипулятором поочередно передаются в прессовочное устройство для сборки. Забракованные ФКУ через шлюзовую камеру извлекают наружу и заменяют. Во второй цилиндрической камере годные ЭКУ сначала сочленяют с корпусом и после контроля годные ЭКУ передают поочередно в запрессовочное устройство. Забракованные ЭКУ через шлюзовую камеру удаляют и заменяют. В запрессовочном устройстве производят сочленение фотокатода с ЭКУ через индиевую прокладку. Собранные вакуумные блоки ЭОП из запрессовочного устройства сначала передают в экранно-корпусную камеру, а затем выгружают наружу через шлюзовую камеру.

В вакуумной камере в процессе обезгаживания деталей и узлов в начальный период происходит интенсивное газовыделение. Выделившиеся газы частично откачиваются и часть из них адсорбируется на стенках камеры, т.к. температура на них ниже температуры прогреваемых деталей и узлов. Адсорбция газов на стенках продолжается до тех пор, пока она не уравновесится с десорбцией. Период равновесия сорбционных процессов газов на стенках камеры характеризуется наибольшей концентрацией газов или наибольшим поверхностным состоянием. При дальнейшем падении газовыделения давление газов в камере снижается сильнее и процесс десорбции со стенок усиливается. Десорбирующиеся со стенок газы откачиваются насосом, частично возвращаются на поверхность. С дальнейшим улучшением вакуума в камере время удаления газов из камеры начинает определяться временем десорбции газов со стенок. Это время зависит не только от скорости откачки насосов, но и от максимальной концентрации газов на стенках и от уровня взаимодействия их с поверхностью. В результате скорость откачки падает и увеличивается продолжительность обезгаживания узлов.

Недостатком рассматриваемых способа и устройства являются длительное время обезгаживания и большие перепады остаточной атмосферы в процессе вакуумной обработки и очистки узлов в основных камерах вследствие совмещения процессов предварительного обезгаживания на некоторых узлах с финишным обезгаживанием на других, в особенности, когда допускается замена. В результате замедляется очистка узлов и достижение сверхвысокого вакуума (СВВ) в камерах. Поэтому вынуждены допускать разный уровень финишного давления в камерах. При отсутствии замены производительность устройства падает.

Кроме того, к недостаткам следует отнести большое количество движений манипуляторов, связанных с индивидуальной загрузкой и выгрузкой, увеличение трудоемкости изготовления. Для устранения вышеуказанных недостатков предлагаются способ изготовления ЭОП 3-го поколения методом переноса и устройство для его осуществления, свободное от падения и колебаний вакуума в камерах формирования GaAs фотокатода и сочленения изготовленных ФКУ с ЭКУ.

Предлагаемые способ изготовления ЭОП 3-го поколения методом переноса и устройство для его осуществления поясняются фиг.1-3.

На фиг.1 изображена блок-схема производительной установки финишной очистки ЭКУ финишной очистки и формирования ФКУ и сборки вакуумного блока.

На фиг.2 показано давление остаточных газов в камере герметизации и выгрузки вакуумных блоков, достигаемых адекватно поверхностным состоянием.

На фиг.3 показано давление остаточных газов в камерах фотокатодных модулей.

Предлагаемые способ изготовления ЭОП 3-го поколения методом переноса и устройство для его осуществления включает периодическую загрузку групп экранно-корпусных узлов (ЭКУ) в шлюзовую камеру групповой загрузки ЭКУ, термическое обезгаживание и очистку электронной бомбардировкой групп ЭКУ в сверхвысоковакуумных (СВВ) камерах термического обезгаживания и электронной очистки ЭКУ, периодическую загрузку групп фотокатодного узла (ФКУ) в шлюзовую камеру загрузки группы ФКУ, предварительное термическое обезгаживание групп ФКУ в СВВ камере предварительного обезгаживания ФКУ, групповую финишную очистку групп ФКУ и очувствление фотокатодов в СВВ камере финишной очистки и очувствления GaAs фотокатодов, сборку ЭКУ и ФКУ в СВВ камере сборки, групповую герметизацию собранных ЭКУ и ФКУ в СВВ камере герметизации, выгрузку готовых вакуумных блоков в шлюзовой камере выгрузки.

При этом в шлюзовой камере групповой загрузки ЭКУ поверхностное состояние, т.е. концентрация газов на внутренней поверхности шлюзовой камеры, выше, чем на внутренней поверхности камеры термического обезгаживания группы ЭКУ, а поверхностное состояние термической камеры выше, чем поверхностное состояние камеры электронной очистки групп ЭКУ и т.д. Также поверхностное состояние шлюзовой камеры загрузки групп ФКУ выше, чем поверхностное состояние камеры предварительного обезгаживания групп ФКУ, а поверхностное состояние камеры предварительного термического обезгаживания групп ФКУ выше, чем поверхностное состояние СВВ камеры финишной очистки и очувствления GaAs фотокатодов ФКУ и т.д.

Предлагаемый способ изготовления ЭОП 3-го поколения методом переноса отличается от прототипа тем, что обезгаживание и очистка групп ЭКУ и ФКУ с атмосферного давления в загрузочных камерах до уровня СВВ Р≤10^-8 Па в камерах термического обезгаживания и электронной очистки ЭКУ и в камерах предварительного термического обезгаживания и финишной очистки и очувствления GaAs фотокатода ФКУ ускоряются путем переноса групп узлов из камеры с большим поверхностным состоянием в камеру с более низким уровнем поверхностного состояния и этапы обработки разных групп ЭКУ и ФКУ осуществляют во всех камерах одновременно. Групповую финишную очистку и очувствление GaAs фотокатода осуществляют с контролем фототока в цепи одного ФКУ либо с контролем фототока ФКУ от компьютера.

Предлагаемое устройство для осуществления способа изготовления ЭОП 3-го поколения, содержащее шлюзовую камеру групповой загрузки ЭКУ, шлюзовую камеру загрузки группы ФКУ, СВВ камеры термического обезгаживания и электронной очистки группы ЭКУ, СВВ камеру предварительного обезгаживания ФКУ, СВВ камеру финишной очистки и очувствления GaAs фотокатода ФКУ, СВВ камеру сборки, СВВ камеру герметизации, шлюзовую камеру выгрузки, отличается от известных тем, что СВВ камера финишной очистки и очувствления GaAs фотокатода ФКУ состоит из секции финишной чистки ФКУ и секции очувствления GaAs фотокатода ФКУ. Таким образом, заявленные способ и устройство для его осуществления соответствуют критерию "новизна".

Сравнение заявляемых способа и устройства для его осуществления не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники позволило выявить в них признаки, отличающие заявленные способ и устройство от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "изобретательский уровень".

Предложенные способ изготовления ЭОП 3-го поколения методом переноса и устройство для его осуществления реализован следующим образом. В шлюзовую камеру групповой загрузки ЭКУ 1 периодически загружают группы ЭКУ, затем термически обезгаживают и очищают электронной бомбардировкой группы ЭКУ в СВВ камерах 2, 3, проводят периодическую загрузку групп фотокатодного узла в шлюзовую камеру загрузки группы ФКУ 4, затем предварительно термически обезгаживают группы ФКУ в СВВ камере предварительного обезгаживания 5, далее проводят групповую финишную очистку и очувствление GaAs фотокатодов ФКУ в СВВ камере финишной очистки и очувствления GaAs фотокатода ФКУ 6, затем производят сборку ЭКУ и ФКУ в СВВ камере сборки 7 и групповую герметизацию собранных ЭКУ и ФКУ в СВВ камере герметизации 8 и выгрузку готовых вакуумных блоков в шлюзовой камере 9.

В предлагаемом устройстве (фиг.1) ускоренная поэтапная очистка обезгаживания групп ЭКУ (фиг. 2) и ФКУ (фиг.3) с атмосферного давления в загрузочных камерах до СВВ Р≤10^-8 Па в СВВ камерах обезгаживания групп ЭКУ электронной бомбардировкой, групповой финишной очистки и очувствления GaAs фотокатодов ФКУ обеспечивается последовательным сочленением камер через шиберы (Ш_I-Ш_II). Вакуумно-герметичное разделение камер позволяет проводить в них групповую очистку и обезгаживание узлов на разных этапах одновременно. Периодическое открывание шиберов обеспечивает перенос групп узлов из камеры с большим поверхностным состоянием в камеру с более низким уровнем поверхностного состояния.

В СВВ камере групповой финишной очистки и очувствления GaAs фотокатодов в одной секции производят финишную очистку групп ФКУ, а во второй - осуществляют очувствление GaAs фотокатодов ФКУ с контролем фототока в цепи одного ФКУ либо с контролем фототока фотокатодов от компьютера.

Технико-экономическая эффективность предлагаемых способа изготовления ЭОП 3-го поколения методом переноса и устройства для его осуществления по сравнению с известными источниками заключается в том, что ускоряется процесс обезгаживания групп узлов ЭОП до атомарно-чистой поверхности путем переноса их из камеры с большим поверхностным состоянием в камеры с низким уровнем поверхностного состояния с одновременным обезгаживанием разных групп узлов во всех СВВ камерах, а также групповым изготовлением GaAs фотокатодов, что приводит к повышению производительности.

Предлагаемые способ и устройство находятся в настоящее время в стадии ввода в серийное производство.

Литература
1. А. Б. Костин, Т.А. Филимонова, сер. Электроника. Итоги науки и техники, ВИНИТИ, М. 1983 г. Том 15, стр.229-240.

2. Advances, 1985, V. 64 А, рр. 61-69, 71-75.

3. Патент США 4309066 от 05.01.82. MKU-HOIJ. 9/18.

Изобретение относится к электровакуумной технике, в частности к способу изготовления ЭОП 3-го поколения методом переноса и устройству для его осуществления. Технический результат - улучшение качества, увеличение производительности. Достигается тем, что способ изготовления ЭОП 3-го поколения включает периодическую загрузку групп экранно-корпусных узлов (ЭКУ) в шлюзовую камеру, термическое обезгаживание и очистку электронной бомбардировкой групп ЭКУ в сверхвысоковакуумных (СВВ) камерах термического обезгаживания и электронной очистки, периодическую загрузку групп фотокатодного узла (ФКУ) в шлюзовую камеру, предварительное термическое обезгаживание групп ФКУ в СВВ камере предварительного обезгаживания, групповую финишную очистку групп ФКУ и формирование фотокатодов в СВВ камере финишной очистки и формирования фотокатода, сочленение ЭКУ и ФКУ в СВВ камере сборки, групповую герметизацию сочленных ФКУ и ЭКУ в СВВ камере герметизации и групповую периодическую выгрузку готовых вакуумных блоков в шлюзовую камеру. При этом очистку и обезгаживание групп ЭКУ и ФКУ проводят поэтапно от уровня низкого вакуума до уровня сверхвысокого вакуума Р≤10^-8 Па путем переноса группы узлов из камеры с большей концентрацией газов в камеру с более низким уровнем концентрации газов и все этапы обработки разных групп узлов ЭКУ и ФКУ осуществляют во всех камерах одновременно, с контролем фототока в цепи одного ФКУ либо с контролем фототока всех ФКУ от компьютера и СВВ камеры групповой финишной очистки и формирования GaAs фотокатодов состоят из секции групповой финишной очистки ФКУ и секции группового формирования GaAs фотокатодов. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ изготовления ЭОП 3-го поколения методом переноса, включающий: периодическую загрузку групп экранно-корпусных узлов (ЭКУ) в шлюзовую камеру групповой загрузки ЭКУ, термическое обезгаживание и очистку электронной бомбардировкой групп ЭКУ в сверхвысоковакуумных (СВВ) камерах термического обезгаживания и электронной очистки ЭКУ, периодическую загрузку групп фотокатодного узла (ФКУ) в шлюзовую камеру загрузки группы ФКУ, предварительное термическое обезгаживание групп ФКУ в СВВ камере предварительного обезгаживания ФКУ, групповую финишную очистку групп ФКУ и очувствление GаАs фотокатодов ФКУ в СВВ камере финишной очистки и очувствления GаАs фотокатода ФКУ, сборку ЭКУ и ФКУ в СВВ камере сборки, групповую герметизацию собранных ЭКУ и ФКУ в СВВ камере герметизации, выгрузку готовых вакуумных блоков в шлюзовой камере выгрузки, отличающийся тем, что обезгаживание и очистку групп ЭКУ и ФКУ осуществляют с атмосферного давления в загрузочных камерах до уровня СВВ Р≤10^-8 Па в камерах термического обезгаживания и электронной очистки ЭКУ и в камерах предварительного термического обезгаживания и финишной очистки и очувствления GаАs фотокатода ФКУ путем переноса групп узлов из камеры с большим поверхностным состоянием в камеру с более низким уровнем поверхностного состояния, при этом этапы обработки разных групп ЭКУ и ФКУ осуществляются во всех камерах одновременно. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что групповую финишную очистку и очувствление GаАs фотокатодов ФКУ осуществляют с контролем фототока в цепи одного ФКУ либо с контролем фототока всех ФКУ от компьютера. 3. Устройство, содержащее шлюзовую камеру групповой загрузки ЭКУ, шлюзовую камеру загрузки группы ФКУ, СВВ камеры термического обезгаживания и электронной очистки группы ЭКУ, СВВ камеру предварительного обезгаживания ФКУ, СВВ камеру финишной очистки и очувствления GаАs фотокатода ФКУ, СВВ камеру сборки, СВВ камеру герметизации, шлюзовую камеру выгрузки, отличающееся тем, что СВВ камера финишной очистки и очувствления GаАs фотокатода ФКУ состоит из секции финишной очистки ФКУ и секции очувствления GаАs фотокатода ФКУ.