УЗЕЛ КРЕПЛЕНИЯ МИКРОКАНАЛЬНОЙ ПЛАСТИНЫ ВНУТРИ ВАКУУМНОГО КОРПУСА ВАКУУМНОГО ФОТОЭЛЕКТРОННОГО ПРИБОРА Российский патент 2018 года по МПК H01J9/36 H01J31/50 H01J43/00 

Изобретение относится к вакуумным фотоэлектронным приборам (ФЭП), в которых для усиления фототока используются микроканальные пластины, а более конкретно, к узлу крепления микроканальной пластины внутри вакуумного корпуса вакуумного фотоэлектронного прибора, и может быть использовано при изготовлении таких упомянутых вакуумных фотоэлектронных приборов, как фотоэлектронные умножители, детекторы фотонов, телевизионные передающие трубки, электронно-оптические преобразователи.

Известен тип вакуумных фотоэлектронных приборов, используемых для усиления фототока - электронного потока, излучаемого эмиссионным фотокатодом под действием оптического излучения, и преобразования его энергии в электрический сигнал (в фотоэлектронных умножителях, детекторах фотонов, телевизионных передающих трубках) или в видимое оптическое излучение (в электронно-оптических преобразователях). Вакуумные фотоэлектронные приборы данного типа содержат эмиссионный фотокатод и анод, которые удерживаются внутри вакуумного корпуса. Для усиления фототока вакуумные фотоэлектронные приборы данного типа содержат микроканальную пластину (МКП), располагающуюся между фотокатодом и анодом, а также средства для удерживания микроканальной пластины и ее фиксации внутри вакуумного корпуса на определенном расстоянии от рабочих поверхностей упомянутых электродов - фотокатода и анода. Для обеспечения работы вакуумного фотоэлектронного прибора к фотокатоду и аноду, через их контактные поверхности, подаются электрические напряжения. Также, различные электрические потенциалы подводятся на обе торцевые контактные поверхности (контактные электроды, выполненные напылением металла на поверхность МКП) микроканальной пластины, для возникновения в ее каналах эффекта усиления электронного потока. Вакуумный корпус вакуумного фотоэлектронного прибора, как правило, состоит из множества кольцевых элементов, которые расположены друг на друге вдоль осевой линии вакуумного корпуса и герметично закреплены между собой. При этом известно, что одни кольцевые элементы вакуумного корпуса выполнены диэлектрическими, а другие кольцевые элементы вакуумного корпуса выполнены металлизированными, токопроводящими, то есть из металла или из диэлектрика с нанесенным на его поверхность металлическим покрытием (металлической пленкой) (RU №2510096, опубл. 20.03.2014), для обеспечения подачи электрического напряжения от внешнего источника питания к вышеупомянутым электродам, расположенным внутри вакуумного корпуса. При этом металлизированные кольцевые элементы вакуумного корпуса, как правило, своими поверхностями выступают внутрь упомянутого вакуумного корпуса для контактирования с расположенными внутри него фотокатодом, микроканальной пластиной и анодом. Вместе с этим, так как к фотокатоду, микроканальной пластине и аноду подводятся различные по величине электрические потенциалы, то все три упомянутых электрода, располагаясь внутри вакуумного корпуса, электрически изолированы друг от друга. Таким образом, в вакуумных фотоэлектронных приборах данного типа фотокатод, микроканальная пластина и анод являются электрически управляемыми и закреплены на определенном расстоянии друг от друга внутри вакуумного корпуса, который выполнен с возможностью подачи на упомянутые электроды электрических напряжений от внешнего источника питания.

Из описания к патенту на изобретение «Light weight/small image intensifier tube» (US №5994824 (А), опубл. 30.11.1999) известно решение узла крепления микроканальной пластины внутри вакуумного корпуса электронно-оптического преобразователя, которое принято в качестве ближайшего аналога заявляемого технического решения. Согласно описанию к патенту US №5994824 (А), электрически управляемая микроканальная пластина, имеющая электропроводящую входную поверхность и электропроводящую выходную поверхность, удерживается в вакуумной среде внутри вакуумного корпуса электронно-оптического преобразователя. При этом в электронно-оптическом преобразователе имеется кольцевой узел, содержащий первое и второе кольца. Первое кольцо представляет собой металлизированное упорное кольцо, которое имеет поверхность, контактирующую с электропроводящей входной поверхностью микроканальной пластины для обеспечения электрического контакта и фиксации упомянутой микроканальной пластины внутри вакуумного корпуса. Второе кольцо представляет собой металлическое контактное кольцо, которое впаяно между кольцевыми керамическими элементами вакуумного корпуса электронно-оптического преобразователя и, при этом, своей частью, выступающей внутрь вакуумного корпуса, находится в электрическом контакте с поверхностью упомянутого металлизированного упорного кольца, а также имеет поверхность, которая обеспечивает подачу электрического контакта наружу вакуумного корпуса. При этом в техническом решении ближайшего аналога поверхность металлизированного упорного кольца, контактирующая с металлическим контактным кольцом, выполнена скошенной, а металлическое контактное кольцо выполнено относительно тонким в поперечном сечении и упирается своим внутренним краем в упомянутую скошенную поверхность металлизированного упорного кольца (US №5994824 (А), фиг. 11). Таким образом, вместе с тем, что металлизированное упорное кольцо и металлическое контактное кольцо находятся друг с другом в круговом контакте, площадь поверхности их контакта на много меньше, чем площадь скошенной поверхности металлизированного упорного кольца, по которой осуществляется контакт. То есть металлическое контактное кольцо и металлизированное упорное кольцо находятся в линейном контакте друг с другом. Таким образом, в техническом решении ближайшего аналога металлизированное упорное кольцо располагается в зазоре между металлическим контактным кольцом и микроканальной пластиной и при этом, оно своей скошенной поверхностью упирается о внутренний край металлического контактного кольца, а поверхностью, контактирующей с микроканальной пластиной, прижимает и фиксирует упомянутую микроканальную пластину по месту ее удерживания внутри вакуумного корпуса, тем самым предотвращает ее осевое смещение (смещение вдоль осевой линии вакуумного корпуса). Из описания к патенту US №5994824 (А) также известно, что металлизированное упорное кольцо имеет радиальный разрез для возможности упругого сжатия упомянутого упорного кольца и его монтажа в зазор между микроканальной пластиной и металлическим контактным кольцом. При этом металлизированное упорное кольцо может быть выполнено с двумя вырезами, расположенными вблизи разреза с двух сторон от него и предназначенными для вставки в них инструмента, облегчающего монтаж металлизированного упорного кольца по месту его расположения в упомянутом узле. Из описания к патенту US 5994824 (А) также известно, что в качестве средства для удерживания микроканальной пластины внутри вакуумного корпуса техническое решение ближайшего аналога может содержать опорный элемент, который своей металлизированной поверхностью контактирует с электропроводящей выходной поверхностью микроканальной пластины, тем самым, удерживает ее со стороны электропроводящей выходной поверхности и определяет ее положение внутри вакуумного корпуса относительно рабочих поверхностей фотокатода и анода, и, при этом, обеспечивает электрический контакт и подачу электрического контакта наружу вакуумного корпуса к внешнему источнику питания. Также техническое решение ближайшего аналога содержит кольцевой элемент для предотвращения смещения микроканальной пластины в ее плоскости. Известное техническое решение узла крепления микроканальной пластины внутри вакуумного корпуса электронно-оптического преобразователя, ближайший аналог, позволяет удерживать микроканальную пластину внутри вакуумного корпуса на определенном расстоянии от рабочих поверхностей фотокатода и анода, предотвращает осевое смещение микроканальной пластины и при этом обеспечивает подвод электрических потенциалов к ее поверхностям для возникновения в каналах МКП эффекта усиления электронного потока. Однако известное техническое решение узла крепления микроканальной пластины в вакуумном блоке электронно-оптического преобразователя обладает тем недостатком, что оно не обеспечивает достаточно высокие эксплуатационные характеристики и надежность электронно-оптического преобразователя или другого вакуумного фотоэлектронного прибора, в котором известное техническое решение упомянутого узла используется. Это обусловлено следующим. В известном узле крепления микроканальной пластины в вакуумном блоке электронно-оптического преобразователя металлизированное упорное кольцо, упираясь о внутренний край металлического контактного кольца, своей нижней металлизированной поверхностью контактирует с электропроводящей входной поверхностью микроканальной пластины. При этом элементы упомянутого узла выполнены таким образом, что наименьший диаметр внутреннего края (внутренний диаметр) металлического контактного кольца несколько больше, чем диаметр микроканальной пластины, что обусловлено необходимостью прохода упомянутой микроканальной пластины к месту ее позиционирования и удерживания внутри вакуумного корпуса. Соответственно этому, проекции точек контактирования металлического контактного кольца и металлизированного упорного кольца на плоскость входной поверхности микроканальной пластины располагаются за ее внешним краем, то есть смещены относительно точек контактирования электропроводящей входной поверхности микроканальной пластины с металлизированной поверхностью металлизированного упорного кольца. Вследствие этого, поскольку металлизированное упорное кольцо находится в напряженном состоянии, обусловленном его жесткостью, то возникает сила, разворачивающая металлизированное упорное кольцо в его профильном сечении вокруг точек контакта микроканальной пластины с металлизированным упорным кольцом, наиболее удаленных от его вертикальной оси. В результате действия разворачивающей силы внутренняя часть металлизированного упорного кольца приподнимается над электропроводящей входной поверхностью микроканальной пластины и теряет с ней контакт. Таким образом, упомянутые металлизированное упорное кольцо и микроканальная пластина сопрягаются и контактируют друг с другом не по всей площади металлизированной поверхности упорного кольца, а только лишь в точках этой поверхности, наиболее удаленных от оси металлизированного упорного кольца и, соответственно, от оси микроканальной пластины, то есть находятся в линейном контакте друг с другом. Поскольку внешние границы зоны металлизации, образующей электропроводящую входную поверхность микроканальной пластины, практически не доходят до края микроканальной пластины в целях исключения электрических пробоев, то в случае, когда внешний диаметр зоны металлизации электропроводящей входной поверхности микроканальной пластины оказывается меньше наибольшего диаметра контактирующей с ней металлизированной поверхности металлизированного упорного кольца, а также из-за некоторого смещения упомянутых контактирующих поверхностей относительно друг друга в плоскости контакта, возможен частичный или полный выход линии контакта упомянутых контактирующих поверхностей за пределы зоны металлизации электропроводящей входной поверхности микроканальной пластины. Вследствие этого, возможно возникновение электрических пробоев в местах отсутствия электрического контакта между электропроводящей входной поверхностью микроканальной пластины и металлизированной поверхностью металлизированного упорного кольца, а также - не стабильность электрического контакта до полной его потери. Это негативно влияет на эксплуатационные характеристики электронно-оптического преобразователя и других вакуумных фотоэлектронных приборов, использующих техническое решение ближайшего аналога. Электрические пробои внутри вакуумного корпуса в электронно-оптических преобразователях приводят к возникновению свечения по краю поля зрения на экране, в фотоэлектронных умножителях - к повышению темнового тока, а в детекторах фотонов - к появлению ложного сигнала. Отсутствие электрического контакта между металлизированным упорным кольцом и электропроводящей входной поверхностью микроканальной пластины приводит к отсутствию подачи напряжения к ее поверхности и, соответственно, к потере работоспособности упомянутой микроканальной пластины и упомянутых вакуумных фотоэлектронных приборов в целом. Кроме этого, линейная форма контакта металлизированного упорного кольца и микроканальной пластины обуславливает то обстоятельство, что осевая прижимающая нагрузка, которую испытывает микроканальная пластина со стороны металлизированного упорного кольца, распределяется по ее поверхности также линейно и только вблизи ее края, по периметру. В случае импульсной подачи напряжения на фотокатод вакуумного фотоэлектронного прибора данное обстоятельство вызывает вибрацию микроканальной пластины такого уровня, что она генерирует акустический шум, воспринимаемый органами чувств животного и человека. Это ограничивает использование технического решения ближайшего аналога в импульсных электронно-оптических преобразователях, предназначенных для работы в приборах ночного видения, так как наличие воспринимаемого акустического шума при работе прибора ночного видения способствует обнаружению наблюдателя, например, охотника животным.

Заявляемое техническое решение направлено на решение технической проблемы по созданию узла крепления микроканальной пластины внутри вакуумного корпуса вакуумного фотоэлектронного прибора, который обеспечивает более высокие эксплуатационные характеристики, более широкую область применения и более высокую степень надежности вакуумного фотоэлектронного прибора, в котором заявляемое техническое решение упомянутого узла используется.

Указанная техническая проблема решается тем, что в узле крепления микроканальной пластины внутри вакуумного корпуса вакуумного фотоэлектронного прибора, содержащем удерживаемую внутри вакуумного корпуса микроканальную пластину с электропроводящей входной поверхностью и электропроводящей выходной поверхностью, а также первое кольцо и второе кольцо, при этом первое кольцо представляет собой металлизированное упорное кольцо, которое имеет металлизированную поверхность, контактирующую с электропроводящей входной поверхностью микроканальной пластины для обеспечения электрического контакта и осевой фиксации микроканальной пластины внутри вакуумного корпуса, а второе кольцо представляет собой металлизированное кольцо, которое находится в электрическом линейном контакте с металлизированным упорным кольцом и имеет металлизированную поверхность, обеспечивающую подачу электрического контакта наружу вакуумного корпуса, согласно заявляемого технического решения металлизированная поверхность металлизированного упорного кольца, контактирующая с электропроводящей входной поверхностью микроканальной пластины, выполнена в виде наружного конуса с вершиной, лежащей на вертикальной оси упомянутого металлизированного упорного кольца, и углом уклона от 89°59'59'' до 85°.

За счет того что узел крепления микроканальной пластины внутри вакуумного корпуса вакуумного фотоэлектронного прибора содержит первое кольцо и второе кольцо, при этом первое кольцо представляет собой металлизированное упорное кольцо, которое имеет металлизированную поверхность, контактирующую с электропроводящей входной поверхностью микроканальной пластины для обеспечения электрического контакта и осевой фиксации микроканальной пластины внутри вакуумного корпуса, а второе кольцо представляет собой металлизированное кольцо, которое находится в электрическом линейном контакте с металлизированным упорным кольцом и имеет металлизированную поверхность, обеспечивающую подачу электрического контакта наружу вакуумного корпуса, становится возможным зафиксировать удерживаемую внутри вакуумного корпуса микроканальную пластину с электропроводящей входной поверхностью и электропроводящей выходной поверхностью от ее перемещения вдоль оси упомянутого вакуумного корпуса и, при этом, становится возможным обеспечить подвод на ее электропроводящие входную и выходную поверхности электрических потенциалов от внешнего источника питания для возникновения в каналах МКП эффекта усиления электронного потока при использовании упомянутого узла в составе вакуумного фотоэлектронного прибора. При этом выполнение металлизированной поверхности металлизированного упорного кольца, контактирующей с электропроводящей входной поверхностью микроканальной пластины, в виде наружного конуса с вершиной, лежащей на вертикальной оси упомянутого металлизированного упорного кольца, и углом уклона от 89°59'59'' до 85°, позволяет компенсировать зазор между внутренней частью металлизированного упорного кольца и электропроводящей входной поверхностью микроканальной пластины, который образуется в результате действия на металлизированное упорное кольцо силы, разворачивающей его в поперечном сечении. Тем самым обеспечивается плоскостное сопряжение поверхностей упомянутых металлизированного упорного кольца и микроканальной пластины, то есть их сопряжение и контактирование по всей площади металлизированной поверхности металлизированного упорного кольца. Это исключает возникновение локального прерывания или полного отсутствия электрического контакта металлизированной поверхности металлизированного упорного кольца с электропроводящей входной поверхностью микроканальной пластины и появление обусловленных этим электрических пробоев между упомянутыми поверхностями или полное отсутствие электрического питания микроканальной пластины. Вместе с этим, осевая прижимающая нагрузка со стороны металлизированного упорного кольца, которую испытывает микроканальная пластина в упомянутом заявляемом узле, распределяется по ее периферийной поверхности на большую площадь, соответствующую площади контактируемой с ней металлизированной поверхности металлизированного упорного кольца. В импульсных электронно-оптических преобразователях это существенно уменьшает амплитуду колебаний микроканальной пластины до такого уровня, что акустический шум, генерируемый в результате вибрации микроканальной пластины, не воспринимается органами чувств человека и животного, то есть становится не слышимым.

Таким образом, технические результаты, которые обеспечивает заявляемая совокупность существенных признаков технического решения узла крепления микроканальной пластины внутри вакуумного корпуса вакуумного фотоэлектронного прибора, состоят в том, что обеспечивается стабильное электрическое питание микроканальной пластины и исключается появление электрических пробоев между ее электропроводящей входной поверхностью и металлизированной поверхностью металлизированного упорного кольца, уменьшается уровень вибрации микроканальной пластины и устраняется воспринимаемый органами чувств акустический шум при импульсной подаче напряжения на фотокатод вакуумного фотоэлектронного прибора. В свою очередь, отсутствие электрических пробоев внутри вакуумного корпуса исключает связанное с этим повышение темнового тока в фотоэлектронном умножителе, появление ложного сигнала в детекторах фотонов, возникновение свечения по краю поля зрения на экране электронно-оптического преобразователя, что обеспечивает более высокие эксплуатационные характеристики упомянутых вакуумных фотоэлектронных приборов. Исключение воспринимаемого органами чувств акустического шума при импульсной подаче напряжения на фотокатод вакуумного ФЭП,расширяет область применения заявляемого технического решения упомянутого узла, так как позволяет использовать его в электронно-оптических преобразователях с импульсным питанием, предназначенных для работы в приборах ночного видения. Обеспечение стабильного электрического питания микроканальной пластины повышает степень надежности вакуумного фотоэлектронного прибора, использующего заявляемое техническое решение упомянутого узла крепления микроканальной пластины.

В узле крепления микроканальной пластины внутри вакуумного корпуса вакуумного фотоэлектронного прибора металлизированное упорное кольцо может быть выполнено с разрезом, а также с вырезами, расположенными вблизи разреза с двух его сторон, для возможности вставки в них инструмента, облегчающего монтаж металлизированного упорного кольца по месту его расположения в упомянутом узле.

В узле крепления микроканальной пластины внутри вакуумного корпуса вакуумного фотоэлектронного прибора металлизированное упорное кольцо или металлизированное кольцо могут быть выполнены со скошенной металлизированной поверхностью для образования электрического линейного контакта упомянутого металлизированного кольца с упомянутым металлизированным упорным кольцом.

В узле крепления микроканальной пластины внутри вакуумного корпуса вакуумного фотоэлектронного прибора металлизированное упорное кольцо может быть выполнено металлическим.

В узле крепления микроканальной пластины внутри вакуумного корпуса вакуумного фотоэлектронного прибора металлизированное кольцо может быть выполнено металлическим (из металла или его сплава) или в виде диэлектрического, например керамического, кольца с металлическим покрытием, то есть с покрытием, выполненным из металла или его сплава.

Узел крепления микроканальной пластины внутри вакуумного корпуса вакуумного фотоэлектронного прибора в качестве средства удерживания микроканальной пластины внутри вакуумного корпуса может содержать опорное кольцо, которое имеет первую металлизированную поверхность, контактирующую с электропроводящей выходной поверхностью микроканальной пластины для удерживания упомянутой микроканальной пластины внутри вакуумного корпуса и обеспечения электрического контакта, и вторую металлизированную поверхность, выполненную с возможностью подачи электрического контакта наружу вакуумного корпуса.

Узел крепления микроканальной пластины внутри вакуумного корпуса вакуумного фотоэлектронного прибора также может содержать кольцевой элемент для предотвращения смещения микроканальной пластины в ее плоскости, который может быть выполнен, например, в виде кольцевого выступа на опорном кольце, располагающегося концентрически относительно микроканальной пластины и своей внутренней краевой поверхностью контактирующего с боковой поверхностью микроканальной пластины. В этом случае опорное кольцо, наряду с функцией удерживания микроканальной пластины внутри вакуумного корпуса, выполняет функцию предотвращения смещения микроканальной пластины в ее плоскости, относительно осевой линии вакуумного корпуса.

На фиг. 1 изображен узел крепления микроканальной пластины внутри вакуумного корпуса вакуумного фотоэлектронного прибора. На фиг. 2 изображено металлизированное упорное кольцо в поперечном разрезе.

Заявляемый узел крепления микроканальной пластины внутри вакуумного корпуса вакуумного фотоэлектронного прибора в одном из вариантов выполнения содержит (фиг. 1) микроканальную пластину 1 с электропроводящей входной поверхностью 2 и электропроводящей выходной поверхностью 3, первое кольцо (не показано) и второе кольцо (не показано), а также опорное кольцо 4 и кольцевой элемент 7. Опорное кольцо 4 имеет первую металлизированную поверхность 5 и вторую металлизированную поверхность 6. Микроканальная пластина 1 удерживается внутри вакуумного корпуса 13 вакуумного фотоэлектронного прибора (не показано) на опорном кольце 4, при этом первая металлизированная поверхность 5 опорного кольца 4 контактирует с электропроводящей выходной поверхностью 3 микроканальной пластины 1, а вторая металлизированная поверхность 6 опорного кольца 4 выполнена с возможностью подачи электрического контакта наружу вакуумного корпуса 13. Кольцевой элемент 7 предотвращает смещение микроканальной пластины 1 в ее плоскости. Первое кольцо представляет собой металлизированное упорное кольцо 8 (фиг. 1, 2) с металлизированной поверхностью 9 и скошенной металлизированной поверхностью 10. Второе кольцо представляет собой металлизированное кольцо 11, которое находится с металлизированным упорным кольцом 8 в электрическом линейном контакте, образованном на скошенной металлизированной поверхности 10 металлизированного упорного кольца 8. Металлизированное кольцо 11 также имеет металлизированную поверхность 12, обеспечивающую подачу электрического контакта наружу вакуумного корпуса 13. Металлизированная поверхность 9 (фиг. 1, 2) металлизированного упорного кольца 8 выполнена в виде наружного конуса с вершиной, лежащей на вертикальной оси упомянутого металлизированного упорного кольца 8, и углом уклона от 89°59'59'' до 85° (фиг. 2).

Заявляемое техническое решение узла крепления микроканальной пластины внутри вакуумного корпуса вакуумного фотоэлектронного прибора осуществляется следующим образом. Исходя из заданных параметров и габаритных размеров вакуумного фотоэлектронного прибора определяют диаметр микроканальной пластины 1, ширину ее электропроводящей входной поверхности 2 и ширину ее электропроводящей выходной поверхности 3, габаритные размеры вакуумного корпуса 13 вакуумного фотоэлектронного прибора, а также место расположения микроканальной пластины 1 внутри вакуумного корпуса 13 относительно других электродов, располагаемых также внутри вакуумного корпуса 13. Выбирают материалы для изготовления элементов узла крепления микроканальной пластины 1 внутри вакуумного корпуса 13 вакуумного фотоэлектронного прибора исходя из условия их устойчивости к высоким температурам, которым подвергаются элементы вакуумного ФЭП в процессе его изготовления, а также исходя из условия электрической проводимости контактирующих поверхностей металлизированного кольца 11, металлизированного упорного кольца 8, микроканальной пластины 1 и опорного кольца 4, а также исходя из условия выполнения вакуум-плотного соединения выходящих наружу вакуумного корпуса 13 металлизированных поверхностей 12 и 6, соответственно, металлизированного кольца 11 и опорного кольца 4, со смежными с ними поверхностями (не показано) кольцевых элементов вакуумного корпуса 13. Определяют геометрические размеры и выбирают форму выполнения элементов узла крепления микроканальной пластины 1 внутри вакуумного корпуса 13 вакуумного ФЭП в зависимости от материалов, выбранных для их изготовления, и исходя из условия контактирования поверхностей упомянутых элементов изготавливаемого узла для удерживания и осевой фиксации микроканальной пластины 1 внутри вакуумного корпуса 13, а также исходя из условия выхода металлизированной поверхности 12 металлизированного кольца 11 наружу вакуумного корпуса 13 для подачи электрического контакта. В том числе, определяют наличие скошенной металлизированной поверхности на металлизированном упорном кольце 8 или на металлизированном кольце 11 для образования электрического линейного контакта между ними, а также внутренний (наименьший) диаметр поверхности металлизированного кольца 11, наружный диаметр и высоту профиля металлизированного упорного кольца 8. Причем для возможности прохода микроканальной пластины 1 к месту ее удерживания внутри вакуумного корпуса 13, диаметр внутреннего края (наименьший диаметр поверхности) металлизированного кольца 11 выбирают несколько большим, чем диаметр микроканальной пластины 1. При этом для обеспечения прижимающего усилия на микроканальную пластину 1 для ее осевой фиксации внутри вакуумного корпуса 13, наружный диаметр металлизированного упорного кольца 8 выбирают несколько большим, чем внутренний (наименьший) диаметр поверхности металлизированного кольца 11, а высоту профиля металлизированного упорного кольца 8, а также ширину и угол уклона его металлизированной поверхности 9 определяют исходя из условия контактирования последней с электропроводящей входной поверхностью 2 микроканальной пластины 1. Материалом для изготовления металлизированного упорного кольца 8, металлизированного кольца 11, опорного кольца 4 и кольцевого элемента 7 выбирают, например, ковар (сплав металлов никеля, кобальта, железа). Соответственно этому форму выполнения металлизированного кольца 11 определяют уплощенной, то есть с малой высотой профиля (поперечного сечения) и без выполнения скошенной металлизированной поверхности, а форму металлизированного упорного кольца 8 определяют с выполнением скошенной металлизированной поверхности 10 для образования линейного контакта с металлизированным упорным кольцом 11. Форму выполнения опорного кольца 4 определяют также уплощенной, а форму выполнения кольцевого элемента 7 выбирают, например, в виде кольцевого выступа на опорном кольце 4. Определяют геометрические размеры опорного кольца 4, осуществляющего удерживание микроканальной пластины 1 внутри вакуумного корпуса 13, исходя из условия контактирования первой металлизированной поверхности 5 опорного кольца 4 с электропроводящей выходной поверхностью 3 микроканальной пластины 1 и выхода второй его металлизированной поверхности 6 наружу вакуумного корпуса 13 для подачи электрического контакта. При этом геометрические размеры кольцевого выступа на опорном элементе 4, выполняемого в качестве кольцевого элемента 7, определяют такими, чтобы они обеспечивали концентрическое его расположение относительно микроканальной пластины 1 и, при таком расположении, кольцевой выступ своей внутренней краевой поверхностью контактировал с боковой поверхностью микроканальной пластины 1. Материалом для изготовления кольцевых элементов вакуумного корпуса 13, за исключением металлизированного кольца 11 и опорного кольца 4, выбирают керамику. Для выполнения микроканальной пластины 1 выбирают резистивное стекло, например свинцовосиликатное. Для выполнения электропроводящих входной и выходной поверхностей (2 и 3 соответственно) микроканальной пластины 1 выбирают, например, хром. Угол уклона металлизированной поверхности 9 определяют, например, экспериментальным путем. Например, для металлизированного упорного кольца 8, выполненного из ковара и со скошенной металлизированной поверхностью 10, экспериментально было определено, что полное прилегание металлизированной поверхности 9 к электропроводящей входной поверхности 2 микроканальной пластины 1 обеспечивается выполнением металлизированной поверхности 9 с углом уклона 89°. Известными способами изготавливают элементы узла крепления микроканальной пластины 1 внутри вакуумного корпуса 13 вакуумного фотоэлектронного прибора в соответствии с их заданными геометрическими размерами, выбранными материалами и формами выполнения. При этом электропроводящие входную и выходную поверхности (2 и 3 соответственно) микроканальной пластины 1 выполняют напылением металла по периметру микроканальной пластины 1 с двух ее сторон. Металлизированное упорное кольцо 8 изготавливают, например, из цельнотянутого прутка круглого поперечного сечения, выполняя заданный профиль поверхности металлизированного упорного кольца 8 методом резки на токарном оборудовании. В металлизированном упорном кольце 8 выполняют разрез (не показано) и, при необходимости, вблизи разреза, с двух сторон от него, выполняют вырезы для вставки в них инструмента, облегчающего монтаж металлизированного упорного кольца 8 по месту его расположения в упомянутом узле, например, инструмента в виде щипцов или пинцета. Опорное кольцо 4 с кольцевым выступом на нем в качестве кольцевого элемента 7, изготавливают, например, токарным способом или штамповкой. Изготавливают вакуумный корпус 13 вакуумного фотоэлектронного прибора, известным способом термокомпрессионной сварки соединяя в определенном порядке вдоль осевой линии вакуумного корпуса 13 составляющие его кольцевые элементы (не показано), в том числе кольцевые элементы, входящие в состав узла крепления микроканальной пластины 1 внутри вакуумного корпуса 13, а именно металлизированное кольцо 11 и опорное кольцо 4 с выполненным на нем кольцевым элементом 7 в виде кольцевого выступа. При этом между металлизированным кольцом 9 и опорным кольцом 4 располагают один из диэлектрических кольцевых элементов (не показано) вакуумного корпуса 13, тем самым обеспечивают изоляцию металлизированного кольца 11 и опорного кольца 4 друг от друга. В изготовленном вакуумном корпусе 13 металлизированное кольцо 11 и опорное кольцо 4 располагаются между его керамическими кольцевыми элементами таким образом, что металлизированное кольцо 11 своим внутренним краем (не показано) выступает внутрь вакуумного корпуса 13 для осуществления электрического контакта со скошенной поверхностью 10 металлизированного упорного кольца 8, первая металлизированная поверхность 5 опорного кольца 4 выступает внутрь вакуумного корпуса 13 для контактирования с электропроводящей выходной поверхностью 3 микроканальной пластины 1 для ее удерживания внутри вакуумного корпуса 13 и обеспечения электрического контакта, а металлизированная поверхность 12 металлизированного кольца 11 и вторая металлизированная поверхность 6 опорного кольца 4 простираются вдоль смежных с ними поверхностей (не показано) керамических кольцевых элементов вакуумного корпуса 13 и выходят на его наружную сторону для подачи электрического контакта к внешнему источнику питания (не показано). Внутри вакуумного корпуса 13 размещают микроканальную пластину 1 таким образом, что бы своей электропроводящей выходной поверхностью 3 она контактировала с первой металлизированной поверхностью 5 опорного кольца 4. Такое размещение обеспечивает удерживание микроканальной пластины 1 внутри вакуумного корпуса 13 и позволяет подавать электрическое напряжение на ее электропроводящую выходную поверхность 3 с наружной стороны вакуумного корпуса 13 от внешнего источника питания (не показано). При этом кольцевой элемент 7, выполненный в виде кольцевого выступа на опорном кольце 4, своей внутренней краевой поверхностью контактирует с боковой поверхностью микроканальной пластины 1, тем самым, предотвращает смещение микроканальной пластины 1 в ее плоскости относительно осевой линии вакуумного корпуса 13. В зазор между металлизированным кольцом 11 и микроканальной пластиной 1 заводят металлизированное упорное кольцо 8, для чего его сжимают, сводя друг к другу его открытые в месте разреза кромки (не показано). В случае, если металлизированное упорное кольцо 8 выполнено с вырезами вблизи разреза с двух его сторон, то его сжимают с помощью, например, щипцов, для чего их концы вводят в упомянутые вырезы. После вхождения металлизированной скошенной поверхности 10 металлизированного упорного кольца 8 в контакт с выступающим внутренним краем металлизированного кольца 11, сжатые кромки металлизированного упорного кольца 8 отпускают. При этом за счет своей упругости металлизированное упорное кольцо 8 разжимается и, за счет того, что его скошенная поверхность скользит по контактирующему с ней внутреннему краю металлизированного кольца 11, металлизированное упорное кольцо 8 смещается вдоль оси вакуумного корпуса 13 в сторону микроканальной пластины 1 и входит с ней в контакт. При этом зазор между внутренней частью металлизированного упорного кольца 8 и электропроводящей входной поверхностью 2 микроканальной пластины 1, который образуется в результате действия на металлизированное упорное кольцо 8 разворачивающей силы, компенсируется за счет выполнения его металлизированной поверхности 9 в виде наружного конуса с вершиной, лежащей на вертикальной оси металлизированного упорного кольца 8, и определенным углом уклона от 89°59'59'' до 85°. Таким образом, в узле крепления микроканальной пластины внутри вакуумного корпуса вакуумного фотоэлектронного прибора, изготовленном по заявляемому техническому решению, обеспечивается плоскостное, по всей металлизированной поверхности 9, контактирование металлизированного упорного кольца 8 и электропроводящей входной поверхности микроканальной пластины 1, что исключает локальное или полное отсутствие электрического контакта между упомянутыми поверхностями металлизированного упорного кольца 8 и микроканальной пластины и связанное с этим появление электрических пробоев или полное прекращение электрического питания микроканальной пластины, а также, при импульсном питании фотокатода вакуумного фотоэлектронного прибора, исключается воспринимаемый органами чувств акустический шум.

Использование изготовленного в соответствии с заявляемым техническим решением узла крепления микроканальной пластины внутри вакуумного корпуса в вакуумных фотоэлектронных приборах обеспечивает их более высокие эксплуатационные характеристики, более широкую область применения и более надежную работу в сравнении с вакуумными фотоэлектронными приборами, использующими упомянутый узел, изготовленный по техническому решению ближайшего аналога. Так, в образцах вакуумных фотоэлектронных приборов с узлом крепления микроканальной пластины внутри вакуумного корпуса, изготовленным по техническому решению ближайшего аналога, количество брака, обусловленного появлением электрических пробоев или отсутствием питания микроканальной пластины из-за локального или полного отсутствия электрического контакта между ее электропроводящей входной поверхностью и металлизированной поверхностью металлизированного упорного кольца, составило 3%, а количество брака в импульсных электронно-оптических преобразователях, обусловленного появлением воспринимаемого органами чувств акустического шума из-за достаточно сильной вибрации микроканальной пластины, составило 80%. В отличие от этого, в образцах вакуумных фотоэлектронных приборов с узлом крепления микроканальной пластины внутри вакуумного корпуса, изготовленным по заявляемому техническому решению, данных ухудшений эксплуатационных характеристик и надежности вакуумных фотоэлектронных приборов не наблюдалось.

Техническое решение относится к вакуумным фотоэлектронным приборам, в которых для усиления фототока используются микроканальные пластины, а более конкретно к узлу крепления микроканальной пластины внутри вакуумного корпуса вакуумного фотоэлектронного прибора. Узел крепления микроканальной пластины внутри вакуумного корпуса вакуумного фотоэлектронного прибора содержит удерживаемую внутри вакуумного корпуса микроканальную пластину с электропроводящей входной поверхностью и электропроводящей выходной поверхностью, а также первое кольцо и второе кольцо. Первое кольцо представляет собой металлизированное упорное кольцо, которое имеет металлизированную поверхность, контактирующую с электропроводящей входной поверхностью микроканальной пластины для обеспечения электрического контакта и осевой фиксации микроканальной пластины внутри вакуумного корпуса. Второе кольцо представляет собой металлизированное кольцо, которое находится в электрическом линейном контакте с металлизированным упорным кольцом и имеет металлизированную поверхность, обеспечивающую подачу электрического контакта наружу вакуумного корпуса. Металлизированная поверхность металлизированного упорного кольца, контактирующая с электропроводящей входной поверхностью микроканальной пластины, выполнена в виде наружного конуса с вершиной, лежащей на вертикальной оси упомянутого металлизированного упорного кольца, и углом уклона от 89°59'59'' до 85°. Технический результат - обеспечение стабильного электрического питания микроканальной пластины и исключение электрических пробоев между ее электропроводящей входной поверхностью и металлизированной поверхностью металлизированного упорного кольца, уменьшение уровня вибрации микроканальной пластины и устранение воспринимаемого органами чувств акустического шума при импульсной подаче напряжения на фотокатод вакуумного фотоэлектронного прибора. 9 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Узел крепления микроканальной пластины внутри вакуумного корпуса вакуумного фотоэлектронного прибора, содержащий удерживаемую внутри вакуумного корпуса микроканальную пластину с электропроводящей входной поверхностью и электропроводящей выходной поверхностью, а также первое кольцо и второе кольцо, при этом первое кольцо представляет собой металлизированное упорное кольцо, которое имеет металлизированную поверхность, контактирующую с электропроводящей входной поверхностью микроканальной пластины для обеспечения электрического контакта и осевой фиксации микроканальной пластины внутри вакуумного корпуса, а второе кольцо представляет собой металлизированное кольцо, которое находится в электрическом линейном контакте с металлизированным упорным кольцом и имеет металлизированную поверхность, обеспечивающую подачу электрического контакта наружу вакуумного корпуса, отличающийся тем, что металлизированная поверхность металлизированного упорного кольца, контактирующая с электропроводящей входной поверхностью микроканальной пластины, выполнена в виде наружного конуса с вершиной, лежащей на вертикальной оси упомянутого металлизированного упорного кольца, и углом уклона от 89°59'59'' до 85°.

2. Узел крепления микроканальной пластины внутри вакуумного корпуса вакуумного фотоэлектронного прибора по п. 1, отличающийся тем, что металлизированное упорное кольцо выполнено с разрезом.

3. Узел крепления микроканальной пластины внутри вакуумного корпуса вакуумного фотоэлектронного прибора по п. 1, отличающийся тем, что металлизированное упорное кольцо выполнено со скошенной металлизированной поверхностью для образования электрического линейного контакта металлизированного кольца с упомянутым металлизированным упорным кольцом.

4. Узел крепления микроканальной пластины внутри вакуумного корпуса вакуумного фотоэлектронного прибора по п. 1, отличающийся тем, что металлизированное кольцо выполнено со скошенной металлизированной поверхностью для образования электрического линейного контакта упомянутого металлизированного кольца с металлизированным упорным кольцом.

5. Узел крепления микроканальной пластины внутри вакуумного корпуса вакуумного фотоэлектронного прибора по п. 1, отличающийся тем, что металлизированное упорное кольцо выполнено металлическим.

6. Узел крепления микроканальной пластины внутри вакуумного корпуса вакуумного фотоэлектронного прибора по п. 1, отличающийся тем, что металлизированное кольцо выполнено металлическим.

7. Узел крепления микроканальной пластины внутри вакуумного корпуса вакуумного фотоэлектронного прибора по п. 1, отличающийся тем, что металлизированное кольцо выполнено в виде диэлектрического кольца с металлическим покрытием.

8. Узел крепления микроканальной пластины внутри вакуумного корпуса вакуумного фотоэлектронного прибора по п. 2, отличающийся тем, что металлизированное упорное кольцо выполнено с вырезами, расположенными вблизи разреза с двух его сторон.

9. Узел крепления микроканальной пластины внутри вакуумного корпуса вакуумного фотоэлектронного прибора по п. 1, отличающийся тем, что содержит опорное кольцо, которое имеет первую металлизированную поверхность, контактирующую с электропроводящей выходной поверхностью микроканальной пластины для удерживания упомянутой микроканальной пластины внутри вакуумного корпуса и обеспечения электрического контакта, и вторую металлизированную поверхность, выполненную с возможностью подачи электрического контакта наружу вакуумного корпуса.

10. Узел крепления микроканальной пластины внутри вакуумного корпуса вакуумного фотоэлектронного прибора по п. 1, отличающийся тем, что содержит кольцевой элемент для предотвращения смещения микроканальной пластины в ее плоскости.