CN101236165B - 等离子显示屏保护膜材料性能测试方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明针对目前等离子显示屏保护膜材料电子发射性能测试方法对设备要求过高，价格过于昂贵且信噪比不高等问题，公开了一种等离子显示屏保护膜材料性能测试方法及系统，它包括：在电子束蒸发镀膜机的真空室(1)中用电子枪(2)发射高能电子束(3)轰击置于水冷坩埚(4)中的保护膜材料(5)，使其发射出特定波长的紫外光(6)，紫外传输光纤(7)通过一个紫外光采集窗口(8)收集该紫外光(5)，并传输至光谱分析仪(12)上，由光谱分析仪(12)连接的个人电脑(13)给出当前材料的电子束激发光谱，从而分析该材料性能。本发明具有方法可靠，结构简单，有利于降低测试成本。

Description

等离子显示屏保护膜材料性能测试方法及系统

技术领域

本发明涉及一种材料的性能测试方法及装置，尤其是一种等离子显示屏用材料的性能测试方法及装置，具体地说是一种等离子显示屏保护膜材料性能测试方法及系统。

背景技术

目前，在等离子显示屏(PDP)中，被密封在分别具有扫描电极和寻址电极的前后基板中的惰性放电气体被电离成等离子体，在此电离过程中放电气体被激发发射出紫外线，并且紫外线激发在特定位置放置的荧光粉发射可见光。

通常情况下，电极表面要形成电介质膜，起维持气体放电和绝缘作用。

当电极间被施加交流电压时，放电气体被电离形成等离子体，阳离子会射向电极侧，为了不使电介质层被阳离子破坏，在电介质层表面需要形成一层保护膜。这层保护膜需要有高的耐溅射性以长时间保护电介质膜，同时这层保护膜材料还需要有较高二次电子发射系数，以提供初始放电的二次电子。

早期所使用的保护膜材料通常为MgO薄膜，随着PDP技术的发展，对PDP的亮度、寿命都提出了更高的要求。若提高放电气体中Xe气体的比例，可以有效的提高亮度，但会使放电电压提升，提高驱动电路的规格成本，同时由于阳离子轰击保护膜的能量增大使保护膜耐溅射性下降而直接影响寿命。为了提高保护膜的性能，对保护膜材料的研究进一步深入，需要寻找一种比MgO有更高的电子发射性能和耐溅射性能的材料。

为了测试材料的电子发射性能，通常使用强度很高单色性很好的极紫外光照射保护膜材料来激发电子发射，而该种能量是以某种特定波长的紫外波长形式发射出来，该波长只与被测试的材料有关，因此通过测量这一特定波长下能量强度可以分析此种材料的电子发射性能。但是，产生单色性好强度高的紫外光源十分昂贵，而且被测试的保护膜材料在这种紫外光下激发出的电子能量也相对较低，需要有十分灵敏的光电传感器来接收，因而所得到的信号噪音也会很大，甚至会超过受激辐射信号本身强度，而且这种测试不是对保护膜材料进行原位测试，即被测试的材料并非即将用来制备保护膜的材料。因为所有的适用于等离子显示屏保护膜的材料在空气中会迅速与水和二氧化碳反应变质，因此，用紫外光激发方法测试的材料样品与实际制备保护膜的材料或多或少都会有成分和结构上的不同。

发明内容

本发明的目的是针对目前对等离子显示屏保护膜材料的电子发射性能测试方法对测试设备和分析仪器要求过高，且信号噪音过大，以及不能够进行原位测试等一系列问题，发明一种对激发光源设备要求不高，并可使用普通光谱分析仪进行原位测试的等离子显示屏保护膜材料性能测试方法及系统。

本发明的技术方案是：

一种等离子显示屏保护膜材料性能测试方法，其特征是首先将待测试保护膜置于电子束蒸发镀膜机的真空室中的坩埚中，其次，用电子枪发射的高能电子束激发被置于坩埚中的保护膜材料使其发射特定波长的紫外线，第三，用光纤通过一个紫外线收集窗口收集该紫外线并传输到光谱分析仪上，最后，由光谱分析仪将测试结果进行分析并输出。

所述的电子枪的电子束发射功率可调，它既可以作为测试用激发光源，也可以作为蒸发镀膜加热源。

所述的真空室的压强低于1×10^-3Pa。

所述的光谱分析仪为CCD传感器光谱仪或是光电倍增管传感器光谱仪，其在波长400nm下灵敏度大于130光子。

一种等离子显示屏保护膜材料性能测试系统，包括电子束蒸发镀膜机真空室1和安装在真空室1中的电子枪2、水冷坩埚4，被测试材料5置于水冷坩埚4中，其特征是在所述的真空室中还安装有紫外光采集头8，该紫外光采集头8通过穿过真空室1室壁的紫外线传输光纤7与光谱分析仪12的输入口相连，光谱分析仪12连接有输出装置13。

所述的紫外光采集头8包括不锈钢光纤外护套14、石英玻璃窗9、石英玻璃凸透镜10、窗口压帽11、氟橡胶密封圈16、氟化镁玻璃保护片17以及保护片的弹簧卡箍18，光纤外护套14的一端正对电子束3的反射线方向，另一端内焊在真空室1的内壁预留孔15上；光纤外护套14由透镜安装部20和光纤保护部19组成，透镜安装部20内壁设有氟橡胶密封圈密封槽201、石英玻璃凸透镜定位台阶202以及光纤末端定位台阶203；透镜安装部20外壁设有与窗口压帽11内壁螺纹相配的外螺纹，窗口压帽11内设有氟橡胶密封圈密封槽110并通过弹簧卡箍18固定安装有氟化镁玻璃保护片17，石英玻璃窗口9位于窗口压帽11中、石英玻璃凸透镜10和所述的氟化镁玻璃保护片17之间；所述的石英玻璃凸透镜10定位于石英玻璃凸透镜定位台阶202和石英玻璃窗口9之间，氟橡胶密封圈161位于氟橡胶圈密封槽201内并压在石英玻璃窗口9上，氟橡胶密封圈162安装于密封槽110中。

本发明的有益效果：

本发明可大大降低对激发光源设备的要求，并可使用普通光谱分析仪进行原位测试。

本发明利用常用的电子束蒸发真空镀膜机，用蒸发用电子枪(发射低束流电子束作为激发光源，可以通过调整电子枪发射功率控制激发光源的发射强度，被测试的保护膜材料直接放置在蒸发用水冷坩埚中，真空室内压强低于1×10^-3Pa，因此保护膜材料与蒸发材料状态相同，达到了原位测试的效果。

本发明使用一个置于真空系统中的紫外光采集窗口来收集保护膜材料受激辐射的紫外光。包括：使用紫外波长区传输率超过99％的光纤来传输保护膜材料所发射的紫外光，同时为了避免紫外光被玻璃窗口吸收减弱，真空密封用的玻璃窗口使用石英玻璃或氟化镁玻璃材料，同时在窗口与光纤头之间安装同样由石英玻璃或氟化镁玻璃制成的凸透镜以加强紫外光信号，该凸透镜入射面紧贴窗口内面，光纤头端面圆心放置于透镜焦点处，光纤、透镜及窗口都安装定位于一段不锈钢管内，该钢管穿过并焊接在真空室内壁上，玻璃窗口处的真空密封可以采用氟橡胶密封，也可以采用可阀密封。

本发明使用CCD传感器光谱仪或光电倍增管传感器光谱仪分析保护膜材料的受激辐射紫外光。因为电子束能量远大于紫外灯照射能量，保护膜材料在电子束轰击下受激发射的紫外光也远大于紫外光源照射下的受激辐射，所以本发明不需要高灵敏度的传感器，即使使用灵敏度较低的CCD传感器光谱仪也可以分析出有效的光谱。

总之，本发明具有方法简单易行，装置结构简单，易于制造。

附图说明

图1是本发明的测试系统结构示意图。

图2是本发明的紫外线采集头的立体结构分解图。

图3是图2的A-A剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1、2、3所示。

一种等离子显示屏保护膜材料性能测试方法，首先将待测试保护膜置于电子束蒸发镀膜机的真空室中的坩埚中，其次，用电子枪发射的高能电子束激发被置于坩埚中的保护膜材料使其发射特定波长的紫外线，第三，用光纤通过一个紫外线收集窗口收集该紫外线并传输到光谱分析仪上，最后，由光谱分析仪将测试结果进行分析并输出(可采用计算机作为输出设备，也可采用打印机直接打印输出)。具体实施时电子枪的电子束发射功率可调，它既可以作为测试用激发光源，也可以作为蒸发镀膜加热源，真空室的压强低于1×10^-3Pa，所述的光谱分析仪可采用CCD传感器光谱仪或是光电倍增管传感器光谱仪，其在波长400nm下灵敏度大于130光子。

一种等离子显示屏保护膜材料性能测试系统，包括电子束蒸发镀膜机真空室1和安装在真空室1中的电子枪2、水冷坩埚4，被测试材料5置于水冷坩埚4中，在所述的真空室中还安装有紫外光采集头8，该紫外光采集头8通过穿过真空室1室壁的紫外线传输光纤7与光谱分析仪12的输入口相连，光谱分析仪12连接有输出装置13(如计算机)。如图1所示。

其中：

紫外光采集头8包括不锈钢光纤外护套14、石英玻璃窗9、石英玻璃凸透镜10、窗口压帽11、氟橡胶密封圈16、氟化镁玻璃保护片17以及保护片的弹簧卡箍18，光纤外护套14的一端正对电子束3的反射线方向，另一端内焊在真空室1的内壁预留孔15上；光纤外护套14由透镜安装部20和光纤保护部19组成，透镜安装部20内壁设有氟橡胶密封圈密封槽201、石英玻璃凸透镜定位台阶202以及光纤末端定位台阶203；透镜安装部20外壁设有与窗口压帽11内壁螺纹相配的外螺纹，窗口压帽11内设有氟橡胶密封圈密封槽110并通过弹簧卡箍18固定安装有氟化镁玻璃保护片17，石英玻璃窗口9位于窗口压帽11中、石英玻璃凸透镜10和所述的氟化镁玻璃保护片17之间；所述的石英玻璃凸透镜10定位于石英玻璃凸透镜定位台阶202和石英玻璃窗口9之间，氟橡胶密封圈161位于氟橡胶圈密封槽201内并压在石英玻璃窗口9上，氟橡胶密封圈162安装于密封槽110中。如图2、3所示。

详述如下：

参照图1，依据本发明实施例的等离子显示屏保护膜材料性能测试平台，包括：电子束蒸发镀膜机真空室1内装备有电子枪2，电子枪2下方装备有水冷坩埚4，水冷坩埚4内放置作为等离子显示屏保护膜材料的MgO晶体5，在水冷坩埚4上方的左侧安装紫外光采集窗口8，紫外传输光纤7连接CCD型传感器光谱仪12和紫外光采集窗口8，光谱仪12直接连接到PC13上，输出光谱曲线。

具体实施时，调整电子枪2的输出功率，使其发射的电子束3不至于使保护膜材料5开始蒸发，但可以使其被激发发射紫外光6，根据保护膜材料5的成分不同，电子束3的束流大小在20mA至40mA间变化。当保护膜材料5被激发发射紫外线8时，将光纤7插入到紫外光收集窗口8中，同时连接到光谱仪12上，光谱仪12通过PC13输出光谱图。

参照图2和图3，紫外光采集窗口8包括不锈钢光纤外护套14、石英玻璃窗口9、石英玻璃凸透镜10、窗口压帽11、氟橡胶密封圈16、氟化镁玻璃保护片17以及保护片的弹簧卡箍18。安装时，将光纤外护套14调整到合适角度使其一端正对电子束3的反射线方向，调整完毕后将另一端内焊在真空室1的内壁预留孔15上。

光纤外护套14分为透镜安装部20和光纤保护部19，透镜安装部20制作完成后于光纤保护部19焊接密封。

透镜安装部20内壁有氟橡胶密封圈密封槽201、石英玻璃凸透镜定位台阶202以及光纤末端定位台阶203，这两个台阶用以保证凸透镜焦平面与光纤末端面重合；透镜安装部20外壁有螺纹，用于和窗口压帽11内壁螺纹锁紧提供真空密封的压力。窗口压帽11内有氟橡胶密封圈密封槽110，外有一个通过弹簧卡箍18固定的氟化镁玻璃保护片17用以保护石英玻璃窗口9不被蒸发的保护膜材料污染。

安装透镜安装部20时，先将石英玻璃凸透镜10定位于石英玻璃凸透镜定位台阶202上，再安装氟橡胶密封圈161于氟橡胶圈密封槽201内，石英玻璃窗口9压在氟橡胶密封圈161上，将氟橡胶密封圈162安装于密封槽110内后，窗口压帽11通过螺纹锁紧，完成真空密封。

如上所述，采用本发明可以在利用较简单的设备的情况下进行等离子显示屏保护膜材料的电子发射性能的测量，并且可以达到较高的信噪，同时也可以满足原位测量的要求。

本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (6)

1.一种等离子显示屏保护膜材料性能测试方法，其特征是首先将待测试保护膜置于电子束蒸发镀膜机的真空室中的坩埚中，其次，用电子枪发射的高能电子束激发被置于坩埚中的保护膜材料使其发射特定波长的紫外线，第三，用光纤通过一个紫外线收集窗口收集该紫外线并传输到光谱分析仪上，最后，由光谱分析仪将测试结果进行分析并输出。

2.根据权利要求1所述的等离子显示屏保护膜材料性能测试方法，其特征是所述的电子枪的电子束发射功率可调，它既可以作为测试用激发光源，也可以作为蒸发镀膜加热源。

3.根据权利要求1所述的等离子显示屏保护膜材料性能测试方法，其特征是所述的真空室的压强低于1×10^-3Pa。

4.根据权利要求1的等离子显示屏保护膜材料性能测试方法，其特征是所述的光谱分析仪为CCD传感器光谱仪或是光电倍增管传感器光谱仪。

5.一种等离子显示屏保护膜材料性能测试系统，包括电子束蒸发镀膜机真空室(1)和安装在真空室(1)中的电子枪(2)、水冷坩埚(4)，被测试材料(5)置于水冷坩埚(4)中，其特征是在所述的真空室中还安装有紫外光采集头(8)，该紫外光采集头(8)通过穿过真空室(1)室壁的紫外线传输光纤(7)与光谱分析仪(12)的输入口相连，光谱分析仪(12)连接有输出装置(13)。

6.根据权利要求5所述的等离子显示屏保护膜材料性能测试系统，其特征是所述的紫外光采集头(8)包括不锈钢光纤外护套(14)、石英玻璃窗(9)、石英玻璃凸透镜(10)、窗口压帽(11)、第一氟橡胶密封圈(161)、第二氟橡胶密封圈(162)、氟化镁玻璃保护片(17)以及保护片的弹簧卡箍(18)，光纤外护套(14)的一端正对电子束(3)的反射线方向，另一端内焊在真空室(1)的内壁预留孔(15)上；光纤外护套(14)由透镜安装部(20)和光纤保护部(19)组成，透镜安装部(20)内壁设有第一氟橡胶密封圈密封槽(201)、石英玻璃凸透镜定位台阶(202)以及光纤末端定位台阶(203)；透镜安装部(20)外壁设有与窗口压帽(11)内壁螺纹相配的外螺纹，窗口压帽(11)内设有第二氟橡胶密封圈密封槽(110)并通过弹簧卡箍(18)固定安装有氟化镁玻璃保护片(17)，石英玻璃窗口(9)位于窗口压帽(11)中、石英玻璃凸透镜(10)和所述的氟化镁玻璃保护片(17)之间；所述的石英玻璃凸透镜(10)定位于石英玻璃凸透镜定位台阶(202)和石英玻璃窗口(9)之间，第一氟橡胶密封圈(161)位于氟橡胶圈密封槽(201)内并压在石英玻璃窗口(9)上，第二氟橡胶密封圈(162)安装于密封槽(110)中。

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