Испаритель фоточувствительного материала Советский патент 1983 года по МПК H01J9/12 

Q СИ

оэ

00 4

Нзобретейие относится к технологии изготовления фотоэлектронных приборов ФЭП и может быть использовано/ например, при изготовлении фотокатодов фотоэлектронных умножителей и диссекторов.

В настоящее время при изготовлении фотокатодов используются различные конструкции испарителей фотоэмиссионных материалов: чашечные, лодочные, капельные, ленточные, проволочные.

При изготовлении фотокатодов в ультрафиолетовой (УФ) области спектра 200-105 ям, обычно используют ленточные или проволочные испарители, согнутЕ-ае в виде кольца,так как они обеспечивают лучшую равномерность распыляемого материала на выходном окне ФЭП. В качестве фотоэмиссионных материалов для УФ области спектра 200-105 нм применяются хрупкие механически непрочные Гсшоидные соединения ь-делоч-ных металлов серебра, меди и некоторых других металлов, например CuS, CsS, KS, NaS, CsBr, KBr, CsCl 1 .

Использование ленточ 1Ых или провблочных испарителей из указанных соединений имеет ряд недостатков, основным из которых является низкая механическая прочность испарителя и, следовательно, прибора в целом.В наибольшей степени этот недостаток проявляется при обезгаживании приборов, когда при 250-400 С начинается преждевременное испарение галоидного соединения из испарителя и осаждение его на внутренних, стенках и электродах.- Осажденные слои выкрашиваются при динамических нагрузках и ухудшают параметры приборов.

Известен также испаритель фоточувствительного материала , представляющий собой шарик сурьмы с эащитной пленкой, предохраняющей сурьму от преждевременного испарения во время обезгаживания прибора. пленкой служит силикат калия толщиной 1-5 мкм, что позволяет прогревать прибор до . для испарения сурьмы производят более сильный нагрев шарика, при этом используемая испаряющаяся защитная пленка не оказывает вредного воздействия нз сурьму 2 .

Данная конструкция испарителя с испаряющейся защитной пленкой применима лишь для узкого круга приборов , когда исходные материалы фотокатода и защитного покрытия не воздействуют химически, а фотоэмиссия из защитного покрытия соответствует области чувствительности фотокатода. Кроме того, осаж дение защитного слоя на арматуре и стенках колбы при испарении приводит к снижению механических характеристик ФЭП, так как осажденные слои выкрашиваются при испытаниях и в процессе эксплуатации приборов.

Цель изобретения - повышение ме5 ханическхэй прочности прибора.

Указанная цель достигается тем, что в испарителе, Содержащем металличefc:кий токопровод с нанесенным на него покрытием из испаряемого фо10 точувствительного материала и защитной пленкой, последняя выполнена из по крайней мере одного металла, создающего при температурах 250 900°С давление насыщенных паров 5 рт. ст., химически пассивного по отношению к фоточувствительному материалу, толщиной 1100 3000 А.

Защитная пленка может быть выполQ нена из алюминияj титана, ванадия, хрома, кобальта, никеля или сплавов этих металлов.

Испарение фоточувствйтельного материала из испарителя на входное 5 окно производят через защитную пленку одного из указанных металлов или их сплавов. При этом защитная пленка практически не испаряется в течение всего технологического цикла изготовления прибора (температура 250-700°С).При обезгаживании прибора пленка з4 1ищает фотоэмиссионный слой от прехсдевременного испарения, а при формировании фотокатода фотоэмиссионный материал, давление паров 5 которого много больше давления паров материала пленки, проходит сквозь нее и осаждается на входное окно.

Применяемые металлы должны создаI вать упругость паров 10- рт. 0 ст. при технологических- температурах изготовления прибора 250 - , не вступать в химические реакции с фоточувствительным материалом и образовывать сплошную эластичную и меха5 нически прочную пленку, не разрушающуюся в процессе эксплуатации прибора. Толщина защитной пленки выбирается такой, чтобы исключить испарение фоточувствительного материала при обезгаживании и обеспечить механическую прочность испарителя при монтаже и эксплуатации прибора. Толщина защитной пленки должна находиться в пределах 1100-3000 А. При толщине защитной

пленки на испарителе менее 1000 1100 А не наблюдается.эффекта защиты фотоэмиссионного слоя от преждевремейного испарения при обезгаживании ФЭП. Пленки толщиной бо0 лее 1100 Л относятся ктолс ым. пленкам и по структуре являются сплошными. Защитные пленки из металлов толщиной 1100-3000 А обеспечивают подавление диффузии фото5 эмиссионного материала при обезгаживании ФЭП. При формировании фотокатода фотоэмиссионный материал проходит через металлическую защиту и осаждается на фотокатод. Этот эффект можно объяснить следующим. При обезгаживании ФЭП происходит равномерный прогрев от внешнего источника тепла колбы и внутренних электродов. Происходит разогрев и защитной металлической пленки, и фо тоэмйссионного слоя.Так как КТР металлической пленки больше КТР фотоэмиссионного слоя (соль или полупроводниковое- соединение), плен ка сохраняет свою сплошность и через нее не происходит испарения / фоточувствительного материала при температурах обезгаживания. В момен образования фотокатода при быстром локальном разогреве испарителя в большей степени происходит разогрев близлежащего к нему фотоэмиссионного слоя. При этом на защитной пленке возникают термические напряжения Общее напряжение в пленке состоит из суммы внутренних термических пэпряжений: терм , Общее напряжение становится больше величины 1 о j;. и на пленке появляются микроскопические трещины, неВИ Димые невооруженным глазом. Через сетку микроскопических трещин происходит испарение молекул и комплек сов молекул фотоэмиссионного матери ла при формировании фотокатода. При толщине металлической пленки более 3000 А напряжение в пленке пр ее разогреве становится настоль ко большим, что происходит отслаивание , пленки. Кроме того, эластичность защитной оболочки толщиной более 3000 А ухудшается, и при изгибе исп рителя в виток в процессе монтажа защитная пленка осыпается. Оптималь ная толщина защитной пленки составляет 1500-2000 Я. При такой толщине пленки обеспечивается надежная защита от преждевременного испарения и высокая механическая прочность испарителя. Испаритель предлагаемой конструк ции позволяет изготавливать приборы с повышенной механической прочностью так как во-первых, исключается осыпание оставшегося после изгс товления фотокатода фотоэмиссионного слоя на испарителе за счет наличия прочной, не испарившейся защитной пленки, и, во-вторых, исключается отслоение частициспарившегося материала внутренних стенок колбы и арматуры прибора. Металлическая пленка толщиной 1100-3000 А является оптимальным материалом, позволяющим реализовать технологичность при получении однородного тонкослойного покрытия, механическую прочность, хорошие ком мутационные свойства с точки зрения создания надежного омического контакта, минимальное содержание остаточных газов и высокую коррозионную стойкость. Из числа опробованных металлов предпочтительными являются алюминий, титан, ванадий, хром, кобальт, никель или их сплавы при соотноше- НИИ компонентов в области твердых растворов. Из группы предпочтитель.ных металлов исключены серебро и платина. Конструкция испарителя с защитной металлической пленкой наиболее эффективна для испарителей галоидных соединений щелочных металлов, галоидных соединений серебра, меди и ряда других. Предлагаемая конструкция может быть реализован следующим образом. Покрытие фотоэмиссионного материала, например, йодистый цезий (Cs3), наносится йа молибденовую проволоку диаметром 100-400 мкм сплошным ровным слоем методом горячей металлизации проволоки в атмосфере инертного газа. Для улучшения адгезии расплава к металлическому керну поверхность проволоки.подвергается предварительной обработке одним из известных способов: травлением, эрозированием, пескоструйным методом. Проволока с покрытием С SV с Ттомощью специального приспособления наматывается на рамку с зазором между витками. Нанесение защитного металлического покрытия осуществляется методом термического распыления. Посленанесения металлической плечки требуемой толщины (оптимальная толщина защитной пленки 1500-2000 Я) проволока нарезается на отрезки .требуемой для единичного испарителя йлины. Отрезок изгибается в виток и коммутируется в приборе.методом точечной сварки на предусмотренном, конструкцией прибора расстоянии от входного окна. . Обезгаживание приборов, -например ФЭУ, для УФ области спектра с CS3 -испарителем производится по тег.тературному режиму от 250 до 400°С в течение 5ч. При формировании фотокатода испарение йодистого цезия происходит при , давление насыщенных паров Cs3 составляет боле« 10 мм рт.ст., а давление паров металлов защитной пленки составляет, мм рт. ст.: Для алюминия Для усрсвла, титана Для ванадия, кобальта, Менее 10 никеля

S 1053184- 6

Таким образом, все перечислен-Испаритель 14ожеа быть использоные металлы могут применяться привак для улучшения основных фотоизготовлении ФЭУ с СэЗ-фотокатодом,-электрических характеристик, долгого также любого другого вида ФЭУ, привечности и надежности всех типов Изготовлении которых используетсяФЭП с различными фотокатодатиповой техпроцесс.ни.

1.ИСПАРИТЕЛЬ ФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНОГО МАТЕРИАЛА, содержащий металлический токопровод с нанесенным на него покрытием из испйряемогр фоточувствительного материала и защитной плёнкой, отличающийся тем, что, с целью повышения его механической прочности, защитная пленка выполнена по крайней мере из одного металла, создающего при температурах 250-900 С давление насыщенных паров рт. ст., химически пассивного по от-. нся 1ению к фоточувствительному материалу, ТОЛЩИНОЙ 1100-3000 А. 2. Испаритель по п. 1, о т л и ч а Ю щ и и с я . тем, что защитная пленка выполнена из алюминия, ти тана, ванадия, хрома, кобальта, никеля или из сплавов этих металлов.