Фотокатодный узел фотоэлектронного прибора Советский патент 1982 года по МПК H01J31/50 

: 1

Изобретение относится к электровакуумным приборам, а именно к конструктивному выполнению фотоэлектронных приборов, и может быть ис- пользовано 3 фотоэлектронных приборах (ФЭП) с фотокатодами, активированными щелочными металлами.

Известен способ изготовления ФЭП, согласно которому на подложку, размещенную в вакуумном объеме прибора, ,Q наносят основной слой металла С последующей его активацией в парах щелочных металлов, При этом источники металлов вводят в вакуумный объем прибора через штенгели, отстоя- 5 щие от рабочей поверхности подложки на значительном расстоянии Г1.

Однако в ряде ФЭП, например в электронно-оптических преобразователях (ЭОП), рабочая поверхность 20 подложки фотокатода располагается в непосредственной близкости от других функциональных узлов прибора (ускоряющей сетки,экрана и т.д.).

В этом случае при изготовлении указанных узлов ФЭП происходит их загрязнение парами щелочных металлов, что приводит к ухудшению параметров ({отоэлектронного прибора.

Известны устройства и технология изготовления ФЭП, в которых с целью устранения загрязнения парами щелочных металла узлов прибора, размещенных вблизи ({ютокатода, фотокатодный узел выполнен в виде кассеты, содержащей подложку с ({ютокатодом, переносимую с помощью вакуумного манипулятора через специальный штенгель из вспомогательной вакуумной камеры, служащей для изготовления фотокатода в ФЭП 2.

Однако при большом размере фотокатода применение известного решения ограничивается трудностями, связанными с герметизацией штенгелей с большими поперечными сечениями.

Наиболее близким к изобретению является, фотокатодный узел ({ютоэлектронного прибора, содержащий подложку фотокатода, цилиндр, стенки которого имеют два диаметрально противоположных отверстия, осесимметричный полый электрод с торцовой плоскостью, ортогональной его оси, и двумя диаметрально противоположными отверстиями в стенках, расположенный внутри цилиндра с возможностью перемещения под воздействием силы тяжести из исходной позиции в рабочую позицию СЗ }. Такая конструкция фотокатодного узла позволяет временно удалить один из двух близкорасположенных функциональных узлов прибора, например прикатодную ускоряющую сетку, от -другого узла и тем самым обеспечить свободное пространство для размещения источников металлов, необходимых для изготовления фотокатодао Недостаток известного технического решения состоит в том, что такая конструкция фотокатодного узла не обеспечивает защиту функциональных элементов в приборе, расположен ных со.стороны рабочей поверхности фотокатода от паров щелочных металлов. Это приводит к снижению электрической прочности прибора, увеличению шумов и т.п. Целью изобретения является улуч шение параметров прибора за счет устранения загрязнения узлов прибора парами щелочных металлов в процессе изготовления фотокатода. Цель достигается тем, что в фотокатодном узле фотоэлектронного прибора, содержащем подложку фотокатода, цилиндр, стенки которого имеют два диаметрально противоположных :отверстия, осесймметричнь1Й полый электрод с торцовой плоскостью, орто гональной его оси, и двумя диаметрально противоположными otвepcтиями в стенках,расположенный внутри цилиндра с возможностью перемещения по воздействием силы тяжести и из исходно позиции в рабочую позицию, подложка установлена в торцовой плоскости полого электрода, полый электрод выпол нен в форме тела, геометрически вписанного в сферу, диаметр которой не превьшает внутреннего диаметра цилиндра, центр тяжести полого электрода смещен вдоль его оси симметрии относительно экваториальной плоскос ти сферы, отверстия в стенках полого электрода имеют форму прорезей с протяженностью от торца его облегченной части до экваториальной плоскости сферы, ось отверстий в стенках цилиндра лежит в плоскости, смещенной от экваториальной плоскости сферы в исходной позиции полого электрода в сторону его облегченной части на расстояние, не превышающее длины прорезей, внутренняя поверхность стенки цилиндра имеет кольцевой выступ, образующий совместно с полым электродом в его исходной позиции уплотняющий узел. Внешняя поверхность полого электрода имеет форму, обеспечивающую касание с внутренней поверхности стенки цилиндра не более, чем по линии, лежащей в экваториальной плоскости сферь. Кроме того, кольцевой выступ ма стенке цилиндра выполнен из материала, температурный коэффициент которого в диапазоне температур изготовления фотокатода меньше, чем у материала, из.которого изготовлен по-. лый электрод. На фиг. 1 схематически показан фотоэлектронный прибор с фотокатодным узлом, исходное положение; на фиг. 2 - промежуточное положение полого электрода в момент его поворота; на фиг. 3 - фотокатодный узел после установления полого длектрода в рабочую позицию по отношению к функциональным узлам прибора. Устройство содержит корпус 1 фотоэлектронного прибора, цилиндр 2, функциональные узлы 3 прибора, полый электрод Ч, отверстия в виде прорезей 5, подложка 6 фотокатода, два диаметрально противоположных отверстия .7, кольцевой выступ 8, пружинные элементы 9 предохранительное кольцо 10, стержень 11, кольцевой упор 12 с отверстиями в стенках по числу пружинных элементов, испаритель 13 металлов, штенгель 1 для ввода в прибор паров щелочных металлов , штенгель 15 откачки. Кроме того, схематически указаны сфера 16, в которую вписан полый электрод, торцовая плоскость I-I полого электрода, ось симметрии II-II, экваториальная плоскость сферы 711 - Ш. Как видно из фиг. 1 в корпусе 1 фотоэлектронного прибора размещен цилиндр 2 и -другие функциональные узлы прибора 3. Внутри цилиндра 2 расположен полый j.nfh i poi; -i, киторому придана форма тела, геометрически вписывающегося в сферу 1б, ди метр которой не превышает внутренний диаметр цилиндра 2, Торцовая плоскость 1-1 полого электрода Ц ортогональна его оси симметрии II-II. Центр тяжести электрода 4 расположен на оси II-II и смещен относительно экваториальной плоскости Ill-rlll сферы 16. В стенках облегченной части электрода k выполнены два диаметрально противоположных отверстия в виде прорезей 5, протяженность которых равна расстоянию от торца облегченной части электрода i до экваториальной плоскости Ill-Ill сферы 16. В торцовой плоскости I-I полого электрода k установлена подложка. 6 фотокатода.. В стенках цилиндра 2 имеются два диаметрально противоположных отверс тия 7, лежащих в плоскости, смещенной от экваториальной плоскости Ill-Ill сферы 16 в исходной позиции электрода f (фиг. 1) в сторону его облегченной части на расстояние, не превышающее, длины прорезей 5. Внутреняя поверхность стенки цилиндра 2 имеет кольцевой выступ 8, образующий совместно с электродом в его исходной позиции уплотняющий узел. Внешняя поверхность прлого элект рода имеет форму, обеспечивающую касание с внутренней поверхностью стенки цилиндра 2 не более, чем по линии, лежащей в экваториальной пло кости Ill-Ill сферы 16. Цилиндр 2 снабжен механизмом фиксации электро да 1 в рабочей позиции, который выполнен, например, в виде системы из нескольких пружинных элементов 9 и предохранительного кольца 10, фрикц оннр связанного сб стенками цилиндр 2. В отверстия 7 и прорези 5 можно вводить стержень 11, который удаляю из ФЭП, например, с помощью вакуумного манипулятора (не показан). Цилиндр 2 снабжен кольцевым упором 12 и отверстиями в стенках по ч лу пружинных элементов 9. Кроме того, на фиг. 1 схематичес ки показан испаритель 13 металлов и штангель k для ввода в ФЭП паро.в щелочных металлов, необходимых для изготовления фотокатода, а также от качные штангели 15Устройство работает следующим образом. Ф./ ycv,4n;3tijTHfii.KVf г-)К, -ПО полый электрод Ц под действием силы тяжести прижимается к выступу 8, образуя с ним уплотняющий узел, чем обеспечивается устойчивое положение электрода 4 в исходной статической позиции и отделение функциональных узлов 3 от остального объема прибора. На этой стадии изготовления прибора стержень 11 введен в прибор и проходит через оба отверстия 7 и прорези 5 , а пружинные элементы 9 выведены из цилиндра 2 и опираются на предохранительное кольцо 10. Прибор откачивают и производят технологические операции по изготовлению фотокатода. При этом за счет уплотнящего узла скорость натекания паров щелочных металлов в ту часть объема прибора, где находятся функг циональные узлы 3 снижается до уровня, при котором непрерывная от качка из этого объема эффективно препятствует загрязнение указанных функциональных узлов. После изготовления фотокатода прибор откачивают до удаления паров щелочных металлов и переворачивают на 180°. Под действием силы.тяжести электрод k перемещается до упора со стержнем 11. При этом экваториальная плоскость Ill-Ill совмещается с осью стержня 11. Полый электрод выходит из зацепления с выступом В, Это положение является неустойчивым, По скольку электрод k вписан в сферу, диаметр которой не превышает внутренний Диаметр цилиндра 2, а центр тяжести электрода А оказывается выше плоскости упора, электрод начинает вращаться вокруг стержня 11 (фиг. 2) до тех пор, пока прорези 5 не займут положения, при котором станет возможно дальнейшее поступательное перемещение электрода k, Это перемещение (падение) электрода Ц продолжается до тех пор, пока он не достигнет упора 12. При этом плоскость I-I торца полого электрода k, и, соответственно, подложка фотокатода 6 занимают требуемое положение относительно функциональных узлов 3, например относительно плоскости экрана, микроканальной пластины и т.п. (фиг. 3). При своем перемещении электрод k воздействует на предохранительное кольцо 10 и смещает его. Вследствие этого происходит срабатывание пружин ных элементов 9 и фиксация электрода 4 в рабочей позиции. После этого стержень 11 выводят из прибора Точность установки электрода Ц в рабочем положении может быть повышена за сч.ет уменьшения зазора между его стенками и стенками цилиндра 2, который в этом случае можно рас сматривать как направляющий элемент. При этом касание стенок должно осуществляться не более, чем по линии, лежащей в экваториальной плоскости сферы, что достигается за счет сфери ческой формы внешней поверхности стенки электрода 4. В противном случае вращение элект рода Л в цилиндре 2 невозможно. Если выступ 8 выполнен из материала , температурный коэффициент расши рения которого в рассматриваемом диапазоне температур изготовления фо токатодё меньше, чем у материала, из которого изготовлен электрод k, то «в процессе изготовления фотокатода происходит обжим внешней поверхности электрода i выступом 8,что существенно повьшает надежность уплотняющего узла Применение предлагаемой конструкции фатокатодного узла особенно эффективно в ЭОП с микроканальными усилителями яркости. При этом обеспечивается возможность создания широкоформатного фотокатода, расположенного на расстоянии долей миллиметра от поверхности микрбканальных ,чтр позволяет существенно пластин, пространственное разрешение повысить прибора о Формула изобретения 1. Фотокатодный узел фотоэлектронного прибора, содержащий подложку фотокатода, цилиндр, стенки которого имеют два диаметрально противоположных отверстия, осесимметричный полый электрод с торцовой плоскостью ортогональной его оси, и двумя диаметрально противоположными отверстиями в стенках, расположенный внутри цилиндра с возможностью перемещения под действием силы тяжести и из исходной позиции в рабочую позицию отличающийся тем, что, с целью улучшения параметров прибора за счет устранения загрязнения узлов прибора парами щелочных металлов в процессе изготовления фотокатода, подложка установлена в торцовой плоскости полого электрода, полый электрод выполнен в форме тела,геометрически вписанного в сферу, диаметр которой не.превышает внутреннего диаметра цилиндра, центр тяжести полого электрода смещен вдоль его оси симметрии относительно экваториальной плоскости сферы, отверстия в стенках полого электрода имеют форму прорезей с протяженностью от торца его облегченной части до экваториальной плоскости сферы, ось отверстий в стенках цилиндра лежит в плоскости, смещенной от экваториальной плоскости сферы в исходной позиции полого электрода в сторону его облегченной части на расстояние, не превышающее длины прорезей, внутренняя поверхность стенки цилиндра имеет кольцевой выступ, образующий совместно с полым электродом в его исходной позиции уплотняющий узел. 2 Узел по П.1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что внешняя поверхность полого электрода имеет форму, обеспечивающую касание с внутренней поверхностью стенки цилиндра не более, чем по линии, лежащей в экваториальной плоскости сферы. 3. Узел попПо }и2, отличающий, ся тем, что кольцевой выступ стенки цилиндра выполнен из материала, температурный коэффициент которого в диапазоне температур изготовления фотокатода меньше, чем у материала, из которого изготовлен полый электрод. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Бутслов М.М. и др. Электроннооптические преобразователи и их применение в научных исследованиях. М., Наука, 1978. 2.J.T. Balkmil, J.R.Folkes Brit. Pat, № 23, 2 +8159,06.07.59. 3.Авторское свидетельство СССР N 813533,-кл. Н 01 J 31/50, 1980 (прототип).

к

w

12

Г

i г./

V

. ч.

г