Способ изготовления непрерывного вторичного эмиттера Советский патент 1986 года по МПК H01J40/16 

Изобретение относится к области электронной техники и может быть использованб в областях науки и тех ники, связанных с регистрацией слабых световых и корпускулярных сигиалоа.. Целью изобретения является повышение коэффициента вторичной эмисси (КВЭ) непрерывных напыленных эмитте ров за счет дополнительного напыления и частичного испарения слоя сурьмы. Способ заключается в следующих операциях: на слой Mg-MgO методом термическ го распьшения наносится слой сурьмы толщиной 100-200 нм; в воздушной атмосфере (т.е. с пе реносом через воздух) проводится монтаж эмиттера в колбе прибора и последующие заварка колбы и установ ка прибора на откачном посту; при обезгаживании прибора температура доводится до Т-330-350 С, пр которой происходит интенсивное испа рение сурьмы, в том числе и поверхностного окисленного воздухом слоя. Указанный интервал толщины слоя сурьмы со стороны малых толщин зада ется временем, необходимым для проведения обезгаживания при 330-350°С обеспечивающим высокий не хуже 10 мм рт.ст. вакуум в отпаянном приборе и долговременную стабильнос приборов. С верхней стороны интервал определяется заметрым ухудшением шумовых характеристик готовых приборов при дальнейшем увеличении ТОЛ1ЦИНЫ слоя сурьмы, что происходит за счет оседания сурьмы на поверхностях элементов годоскопического Фэу (ГФЭУ), Например, уменьшение нижнего предела слоя сурьмы или увеличение верхнего предела вдвое приводит к увеличению скорости счета шумовых импульсов на одноэлектронном уровне в 3-5 раз, что для большинства применений недопустимо. Толщина остающегося на основе эмиттера слоя неокисленной сурьмы контролируется по удельному сопротивлению - требуется, чтобы в процессе обезгаживания начальное удельное сопротивление, составляющее 5 Ом/п возросло до 50-100 Ом/п. Эта величи на определяется соответствукицей .толщиной пленки сурьмы около 10 нм которая может быть проработана на всю глубину щелочньпчш металлами. После обезгаживания и напыления слоя сурьмы на окно фотокатода проводится активировка прибора щелочными металлами по общепринятой технологии при изготовлении бищелочных и мультищелочных фотокатодов. При этом слой сурьмы на эмиттере прорабатывается щелочными металлами и его сопротивление возрастает до сопротивления исходного слоя Mg-MgO, т.е. до 1 мОм/п. Увеличение толщины пленки сурьмы, ост ающейся после обезгаживания, в несколько раз по сравнению с указанной (if 10 нм) приводит к резкому уменьшению сопротивления эмиттера до сотен и десятков Ом/п, что является недопустимым для эмиттеров непрерывного типа (вследствие электрической мощности, вьщеляющейся на эмиттере при необходимых номинальных значениях рабочих напряжений при номинальной разности потенциалов, распределяемой вдоль эмиттера, -1000 В, и его длине 10 см вьвделяющаяся электрическая мощность уже при сопротивлении эмиттера 1000 Ом/п составляет 100 Вт). Уменьшение указанной толщины пленки сурьмы (4 нм) уже в два раза приводит в свою очередь к падению в среднем и значительному разбросу величины КВЭ, что связано с неизбежнь1ми конечными разбросами в режимах технологических операций. Производится отгонка избытка щелочных металлов и отпайка прибора с поста. Благодаря испарению и последующей откачке BepJcHero окисленного слоя сурьмы оказалось возможным достигнуть в изготавляемых ГФЭУ высо- . ких значений КВЭ. Кроме того, фоточувствительность щелочных соединений сурьмы позволяет контролировать процесс формирования эффективного эмиттера. На чертеже представлены усредненные одноэлектронные спектры ТФЗУ-ЗО с непрерывным эмиттером Mg-MgO + 1 слой , изготовленным по предлагаемому способу - с испарением окисленного слоя сурьмы (1), а также одноэлектронные амплитудные спектры ФЗУ-87, имеющие напыленные эмиттеры (2).

3

Расчеты показывают, что среднее значение КВЭ, соответствующее этим спектрам, измеренным при энергии :150 эВ, составляет соответственно -9 для (1) - ДЛЯ (2), т.е. предлагаемый способ позволяет получить значения КВЭ, близкие к предельно возможным.

Пример. На стеклянную подложку эмиттера размером 100x20 мм методом термического напыления нанесен резнстивный слой Mg-MgO толщино 195 нм и сопротивлением 50 мОм, на резистивный слой которого нанесен слой сурьмы толщиной 100 нм. Сопротивление эмиттера 70 Ом. После монт жа диодной системы в прибор производилось обезгаживание при 340°G, давлении рт.ст.-в течение 50 мин. Сопротивление эмиттера после операции обезгаживания составило 500 Ом, что соответствует толщине слоя сурьмы 6 нм.

Далее создавался чувствительный слой на фотокатоде путем актйвировки щелочными металлами с последующей отгойкой. их излишков. Одновременно с созданием чувствительного слоя на фотокатоде в динодной сис658884

теме происходило создание эффективного эмиттера. После отпайки прибора был измерен КВЭ созданной динодной системы, который составил 8,7. 5 Высокий КВЭ.позволил увеличить выход приборов, имеющих одноэлектронные характеристики, т.е. имеющих шумы, определяемые термоэмиссией фотокатода, уменьшить напряжение

10 питания.

Обезгаживание прибора при ТаеЗЗО350 С, при которой происходит интенсивное испарение поверхностного

t5 слоя сурьмы, позволяет сократить время операции до часа (по сравнению Si несколькими часами для технологии без испарения слоя сурьмы). Предлагаемая технология изготов20 ления непрерывного эффективного

эмиттера отличается от обычной технологии изготовления диноДных систем ФЭУ на основе щелочных соединений сурьмы только толщиной слоя сурьмы

25 и температурой обезгаживання. Это указывает на вoзмoжнoctь применения ее и для повышения коэффициента вторичной эмиссии выпускаемых промьшшённостью ФЭУ.

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ НЕПРЕРЫВНОГО ВТОРИЧНОГО ЭМИТТЕРА, включающий нанесение резистивного слоя магний - окись магния на подложку, обезгаживание и активировку щелочными металлами, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициента вторичной эмиссии, после нанесения резистивного слоя магний - окись магния на него наносят пленку сурьмы толщиной 100-200 нм и в процессе обезгаживания производят ее испарение при температуре 330-350 0 до толщины 4-10 нм.