CN103094021B - 一种阴极制备前处理装置及清洁方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种阴极制备前处理装置及清洁方法，清洁装置包括支撑筒、连接法兰、清洁装置，支撑筒下端与连接法兰绝缘连接，支撑筒上端设置有支撑筒盖，支撑筒盖上方设置有放置阴极窗的开口，清洁装置包括上圆环形电极、下圆环形电极、穿过连接法兰的两个电极引线、高压直流电源，上圆环形电极为阴极，下圆环形电极为阳极，上圆环形电极与阴极制备表面平行且与阴极制备表面同高或高于阴极制备表面，下圆环形电极与上圆环形电极平行且位于上圆环形电极下方。本发明采用两个圆环形电极产生辉光放电的装置对阴极窗表面进行清洁的装置或方法，克服了其它装置或方法的缺点，可以实现阴极表面的原子级清洁和保证表面的完整性。

Description

一种阴极制备前处理装置及清洁方法

技术领域

本发明涉及像增强器、变相管等真空光电器件制作领域，具体涉及一种阴极制备前处理装置及清洁方法。

背景技术

光电阴极在进入真空系统前的准备过程以及工序之间的传递过程，其表面将吸附有杂质和残余气体，对制备高质量的光电阴极极为不利。为了获得高量子效率的光电阴极，阴极窗表面必须达到原子级清洁表面。

常用的表面清洁方法有光清洁加热法、热子加热法和离子轰击法等。光清洁法是一种非接触式的阴极表面清洁方法，但存在测量温度的不准确性；热子加热法在加热清洁表面的过程中，由于加热子材料高温时的挥发会造成阴极表面的二次污染；离子束轰击法需要对阴极窗表面扫描，在清洁表面的同时会产生对阴极窗的表面清洁不彻底的问题。

发明内容

为解决目前阴极制备中，阴极窗表面存在的清洁不彻底或二次污染等技术问题，本发明提出一种采用两个圆环形电极产生辉光放电的装置对转移阴极制备前处理装置及方法。

本发明的技术解决方案是：

一种阴极制备前处理装置，包括支撑筒、连接法兰、清洁装置，所述支撑筒下端与连接法兰绝缘连接，所述支撑筒上端设置有支撑筒盖，所述支撑筒盖上方设置有放置阴极窗的开口，其特殊之处在于：

所述清洁装置包括上圆环形电极、下圆环形电极、穿过连接法兰的两个电极引线、高压直流电源，所述上圆环形电极为阴极，所述下圆环形电极为阳极，所述上圆环形电极与阴极制备表面平行且与阴极制备表面同高或高于阴极制备表面，所述下圆环形电极与上圆环形电极平行且位于上圆环形电极下方；

所述两个电极引线的上端分别与上圆环形电极和下圆环形电极连接，下端与高压直流电源连接；

所述支撑筒上设置有气孔，所述气孔在支撑筒上的位置低于上圆环形电极高于下圆环形电极。

与上圆环形电极连接的电极引线同时与支撑筒或支撑筒盖连接。

还包括陶瓷绝缘环，所述陶瓷绝缘环设置在支撑筒与连接法兰之间。

上述上圆环形电极和下圆环形电极由直径1毫米的细丝形成。

上述高压直流电源的电压在0～2000伏范围内调节，直流电流在0~20毫安范围内调节；上圆环形电极和下圆环形电极之间的间距在5～20mm之间调节；下圆环形电极与阴极支撑筒的距离大于20mm；上圆环形电极和下圆环形电极的直径在20～50mm的范围内调节。

一种阴极制备前的清洁方法，其特殊之处在于：具体步骤如下：

1】将阴极窗固定在圆筒形支撑筒的上端，使其待清洁表面朝里；

2】将两个水平放置、间隔一定距离、由细丝成型的圆环形电极放入支撑筒内，上圆环形电极接高压直流电源阴极，下圆环形电极接高压直流电源阳极，其中上圆环形电极平面和阴极窗制备阴极的表面平行，位置可以同一水平面或略高；

3】将阴极窗和支撑筒放置在真空环境中；

4】向支撑筒内通入惰性气体，使支撑筒内惰性气体的压力达到动态平衡并满足辉光放电的条件；

5】在上圆环形电极和下圆环形电极之间加直流高压，时间5分钟，完成清洁。

上述惰性气体为氮气或氩气。

本发明的有益效果：

1、本发明采用两个圆环形电极产生辉光放电的装置对阴极窗表面进行清洁的装置或方法，克服了其它装置或方法的缺点，可以实现阴极表面的原子级清洁和保证表面的完整性。

2、本发明采用圆环形电极作为辉光放电的产生装置，相比于两电极、三电极和四电极，环形电极能够在有限的空间内产生更加均匀的辉光放电区去有效地清洁阴极窗的表面，同时比三电极和四电极结构更简单，能有效节约空间。

3、本发明选取的圆环形电极为直径1mm的细丝，既保证了电极有一定的机械强度使环形电极不易变形，同时又能够保证对落在阴极窗上的阴极蒸发材料不造成阻挡而影响阴极制备的均匀性。

4、本发明选用惰性气体作为产生辉光放电的气体，不会在清洁的过程中和阴极窗材料发生反应。选用氮气或氩气，节约成本。

附图说明

图1为本发明阴极制备装置的部分结构图；

附图标记为：1-阴极窗，2—支撑筒盖，3—支撑筒，4—上圆环形电极，5—阴极蒸发源引线，6—连接法兰，7—陶瓷绝缘环，8—下圆环形电极，9-气孔。

具体实施过程

如图1所示，一种阴极制备前处理装置，包括支撑筒3、连接法兰6、清洁装置，支撑筒3下端与连接法兰6绝缘连接，支撑筒上端设置有支撑筒盖2，支撑筒盖2上方设置有放置阴极窗的开口，

清洁装置包括上圆环形电极4、下圆环形电极8、穿过连接法兰的两个电极引线、高压直流电源上圆环形电极为阴极，下圆环形电极为阳极，上圆环形电极与阴极制备表面平行且与阴极制备表面同高或高于阴极制备表面，所述下圆环形电极与上圆环形电极平行且位于上圆环形电极下方；

两个电极引线的上端分别与上圆环形电极和下圆环形电极连接，下端与高压直流电源连接；

支撑筒上设置有气孔9，气孔在支撑筒上的位置低于上圆环形电极高于下圆环形电极。

清洁时，首先将探测器管壳和阴极窗分别安放在阴极转移系统的铟封室和阴极室中，然后将安装有清洗装置的连接法兰与阴极制备室法兰连接，在完成抽真空、烘烤等一系列的探测器制作前期工序后，将阴极窗放置在阴极支撑筒盖的固定位置上。打开阴极转移系统上的微调阀往真空系统内通入微量的高纯度氩气，氩气进入系统内，通过阴极支撑筒上部的小孔进入筒内。

当阴极支撑筒内的氩气的压力达到动态平衡基本满足辉光放电的条件时，在上圆环形电极与下圆环形电极之间加直流高压，两个圆环形电极之间产生稳定均匀的辉光放电区，对阴极窗表面进行有效清洁。其中氩气的压力在0.1Pa～100Pa范围内可调，直流电源的电压在0～2000伏范围内可调，直流电流在0~20毫安范围内可调。两个圆环形电极之间的间距在5～20mm之间可调。上圆环形电极与阴极支撑筒同电位，如果不是同电位，那么在阴极支撑筒与上电极之间也会产生放电。下圆环形电极与阴极支撑筒的距离大于20mm，根据阴极窗有效面积的需要圆环形电极直径在20～50mm的范围内可调。

本发明的原理是：

辉光放电是低压气体中显示辉光的气体放电现象。当两极间电压较高（约1000伏）时，稀薄气体中的残余正离子在电场中加速，有足够的动能轰击阴极，产生二次电子，经簇射过程产生更多的带电粒子，使气体导电，并形成自持辉光放电，达到清洁表面的目的。辉光放电主要以气体作为清洗介质，产生等离子体。在等离子区域内清洁程度已达分子级，是一种低耗、高效、节能、均匀、绿色环保（不用任何化学试剂，无二次污染）、不留任何痕迹、无损的清洗方法。被清洗物可以是玻璃、硅片、陶瓷、塑料、金属等。清洗气体根据需要和方便可以是惰性气体的氩气、氮气，也可以是反应性气体的氧气、氢气等，用量极小，成本极低。

Claims (7)

1.一种阴极制备前处理装置，包括支撑筒、连接法兰、清洁装置，所述支撑筒下端与连接法兰绝缘连接，所述支撑筒上端设置有支撑筒盖，所述支撑筒盖上方设置有放置阴极窗的开口，

其特征在于：

所述清洁装置包括上圆环形电极、下圆环形电极、穿过连接法兰的两个电极引线、高压直流电源，所述上圆环形电极为阴极，所述下圆环形电极为阳极，所述上圆环形电极与阴极制备表面平行且与阴极制备表面同高或高于阴极制备表面，所述下圆环形电极与上圆环形电极平行且位于上圆环形电极下方；

所述两个电极引线的上端分别与上圆环形电极和下圆环形电极连接，下端与高压直流电源连接；

所述支撑筒上设置有气孔，所述气孔在支撑筒上的位置低于上圆环形电极高于下圆环形电极。

2.根据权利要求1所述的一种阴极制备前处理装置，其特征在于：与上圆环形电极连接的电极引线同时与支撑筒或支撑筒盖连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种阴极制备前处理装置，其特征在于：还包括陶瓷绝缘环，所述陶瓷绝缘环设置在支撑筒与连接法兰之间。

4.根据权利要求3所述的一种阴极制备前处理装置，其特征在于：所述上圆环形电极和下圆环形电极由直径1毫米的细丝形成。

5.根据权利要求4所述的一种阴极制备前处理装置，其特征在于：所述高压直流电源的电压在0～2000伏范围内调节，直流电流在0～20毫安范围内调节；上圆环形电极和下圆环形电极之间的间距在5～20mm之间调节；下圆环形电极与阴极支撑筒的距离大于20mm；上圆环形电极和下圆环形电极的直径在20～50mm的范围内调节。

6.一种阴极制备前的清洁方法，其特征在于：具体步骤如下：

1】将阴极窗固定在圆筒形支撑筒的上端，使其待清洁表面朝里；

2】将两个水平放置、间隔一定距离、由细丝成型的圆环形电极放入支撑筒内，上圆环形电极接高压直流电源阴极，下圆环形电极接高压直流电源阳极，其中上圆环形电极平面和阴极窗制备阴极的表面平行，且位于同一水平面或高于阴极窗制备阴极的表面；

3】将阴极窗和支撑筒放置在真空环境中；

4】向支撑筒内通入惰性气体，使支撑筒内惰性气体的压力达到动态平衡并满足辉光放电的条件；

5】在上圆环形电极和下圆环形电极之间加直流高压，时间5分钟，完成清洁。

7.根据权利要求6所述的阴极制备前的清洁方法，其特征在于：所述惰性气体为氮气或氩气。