CN106153306A - 一种日盲紫外光电阴极响应波段外的光谱响应测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种日盲紫外光电阴极响应波段外的光谱响应测试装置，主要用于通过波段外的光谱响应值来指导制作光电阴极的技术改进。主要技术方案是： A、将一个装有卤素灯的灯箱通过前连接筒与滤光片箱连接，前连接筒内装有大小两个光栏，滤光片箱内装有紫外截止滤光片；B、滤光片箱与暗箱连接，暗箱内装有夹具，夹具上装有测试光栏，测试光栏后面放置被测件，被测件的日盲紫外光电阴极、微通道板与测量电源接通并串联一个电流表。本发明通过应用证明：能够准确地测出日盲紫外光电阴极的波段外光谱响应值，给制作光电阴极的工艺技术改进提供了客观依据，有效地提高和稳定了光电阴极的性能质量，满足所属产品的使用技术要求。

Description

一种日盲紫外光电阴极响应波段外的光谱响应测试装置

技术领域

本发明涉及一种日盲紫外像增强器和日盲紫外探测器制造中的测试装置，

具体是一种对其日盲紫外光电阴极响应波段外的积分光谱响应测试装置。通过波段外的光谱响应值来指导制作光电阴极的技术改进。

背景技术

紫外线通常指波长在10~400nm范围内的辐射，其中200—280nm波段的紫外线由于大气层中臭氧等气体的强烈吸收和散射，使得大部分不能到达地球最表面，因此在200—280nm波段的紫外线在最近地面的辐照度低于10^-13W／m²，所以这个波段通常被称为日盲紫外波段。目前使用的日盲紫外像增强器和日盲紫外探测器见图1，主要由阴极石英玻璃输入窗1、紫外光电阴极2、微通道板3、荧光屏4、阳极光学玻璃输出窗5及管壳6组成。主要用于吸收日盲紫外波段的紫外线，并将紫外图像信号转换成可见光图像信号或视频信号进行观察和测量。通过应用，给我国的军事、科研及民用行业做出了重要贡献。

然而我们有的日盲紫外像增强器和日盲紫外探测器的整机仪器在实际应用中经常出现分辨率降低，目标模糊不清，根本就达不到观察和探测的效果，严重影响到军事、科研及对民用特殊任务的完成。为什么呢？究其原因，因为日盲紫外像增强器和日盲紫外探测器是整机仪器的核心器件，而日盲紫外光电阴极（以下简称碲铯光电阴极）又是日盲紫外像增强器和日盲紫外探测器的关键部件，直接原因就是与日盲紫外光电阴极制作的工艺质量有关。通常根据技术要求，碲铯光电阴极的响应在200—320nm波段范围以内（见图2），也称波段内光谱响应。但是由于工艺上的种种原因，长波的响应可以延伸的更长，只是响应非常低而已，如对633nm的波长，光谱响应约10^-5~10^-6mA/W，尽管碲铯光电阴极在可见光波段的光谱响应较低，但遇到强较的可见光，如太阳光，那么碲铯光电阴极也可以产生较大的光电流，也可以在仪器上看到太阳的像，这样当白天使用紫外观察仪或紫外探测仪时，太阳光就会产生干扰，使目标模糊不清，对所观察和探测的目标会造成错觉，有时就直接导致日盲紫外像增强器和日盲紫外探测器报废。为了使碲铯光电阴极对太阳光和其它较强可见光不响应，排出太阳光的干扰，就要求碲铯光电阴极对波长大于320nm以上的可见光的响应尽量低，越低越好。（对波长大于320nm以上的光谱响应又称为波段外光谱响应）。

要求碲铯光电阴极对波段外光谱响应尽量低，就要知道每支日盲紫外像增强器和日盲紫外探测器的碲铯光电阴极对波段外光谱响应值是多少，来判断碲铯光电阴极是否合格，来指导我们改进碲铯光电阴极的制作工艺技术。由于碲铯光电阴极的波段外光谱响应非常低，在测量较低的光谱响应时，往往需要较高的单色入射光激励和较低的微弱电流测量表，如果单色入射光的功率较强，所产生的光电流较大，电流测量可做到准确，但输入光的功率较强，容易毁坏日盲紫外像增强器和日盲紫外探测器中的光电阴极以及微通道板，使器件报废。而如果所采用的单色入射光功率较低，则所产生的光电流较小，较难准确的测量光电流值，同样不能对碲铯光电阴极作出波段外光谱响应大小的准确评价。为了提高和稳定碲铯光电阴极的性能质量，减少废品率，降低成本，必须寻求一种新的测试方式，对碲铯光电阴极的波段外光谱响应进行准确测量。

发明内容

本发明的主要任务和目的是，根据现行的碲铯光电阴极制作中缺少波段外光谱响应测试方式。设计一种测试装置，测出波长大于320nm以上的所有波长的光谱响应积分值，来表示碲铯光电阴极对波段外光谱响应的大小，从而指导制作碲铯光电阴极的工艺技术改进，有效地提高和稳定碲铯光电阴极的性能质量，减少废品率，降低成本，满足所属产品的使用技术要求。

本发明的主要技术方案是:测试装置包含卤素灯、灯箱、φ3mm光栏、φ5mm光栏、遮光片、滤光片箱、滤光片框、紫外截止滤光片、暗箱、测试光栏、被测件、夹具、电流表、后连接筒、测量电源、灯电源、前连接筒，具体结构：A、将卤素灯安装在灯箱内，灯箱通过前连接筒与滤光片箱连接，卤素灯与灯电源连接，前连接筒内装有φ3mm光栏、φ5mm光栏，滤光片箱内装有遮光片、滤光片框，滤光片框装有紫外截止滤光片；B、滤光片箱与暗箱通过后连接筒连接，暗箱内安装一个夹具，在夹具支架上装有测试光栏，测试光栏后面紧贴夹具支架的右面放置被测件，由夹具定位夹紧，被测件的碲铯光电阴极、微通道与测量电源接通，中间串联一个电流表形成回路；C、在测试装置中，保证卤素灯的中心到被测件碲铯光电阴极面的距离为582mm。

本发明通过试用证明：完全达到研制目的，、能够准确地测出碲铯光电阴极的波段外光谱响应值，操作方便，效率高。、该装置是在日盲紫外像增强器的研发和生产中不可缺少的工具，为了减小碲铯光电阴极波段外的光谱响应，需要对工艺进行优化，如对碲铯（Cs₂Te）光电阴极在制作过程中，Cs 的量偏多，碲铯光电阴极波段外的光谱响应会变大，反之如果Cs 的量偏少，碲铯光电阴极波段内的光谱响应就会低，影响器件的性能，所以通过测试来找到Cs与Te最佳的化学计量比。、所生产的碲铯光电阴极是否达使用的技术要求，也需要对其波段外光谱响应测试。因此波段外光谱响应值已成为碲铯光电阴极关键技术指标之一。日盲紫外像增强器和日盲紫外探测器，它们所装配的整机仪器，在实际应用中尤其是在太阳下使用，未发现分辨率降低，观察探索目标模糊不清及报废的现象，效果明显提高。、将该测试装置卸下几个主要零部件和更换其它零部件，也可以做其它像增强器的光谱效应测试，可一仪多用。

附图说明

下面结合附图，对本发明作进一步详细地描述。

图1，是日盲紫外像增强器的结构示意图，也是日盲紫外探测器的结构示意图，两者的工作原理相同，结构也基本相同，所差别在于日盲紫外探测器是日盲紫外像增强器的后面装有一个电荷耦合器件（CCD）。

图2，是日盲紫外光电阴极的光谱响应曲线图。

图3，是本发明的装配结构示意图。

图4，是本发明的紫外截止滤光片14的波长大于320nm以上的光谱响应透过率曲线图。

具体实施方式

参照图3，对发明的主要技术方案进行说明：本发明由卤素灯7、灯箱8、φ3mm光栏9、φ5mm光栏10、遮光片11、滤光片箱12、滤光片框13、紫外截止滤光片14、暗箱15、测试光栏16、被测件（日盲紫外像增强器或日盲紫外探测器）17、夹具18、电流表19、后连接筒20、测量电源21、灯电源22、前连接筒23组成。具体结构：

A、将卤素灯7安装在灯箱8内，灯箱通过前连接筒23与滤光片箱12连接，卤素灯7与灯电源22连接，前连接筒23内装有φ3mm光栏9、φ5mm光栏10，滤光片箱12内装有遮光片11、滤光片框13，滤光片框装有紫外截止滤光片14；

B、滤光片箱12与暗箱15通过后连接筒20连接，暗箱15内安装一个夹具18，在夹具支架上装有测试光栏16，测试光栏后面紧贴夹具支架的右面放置被测件17，由夹具18定位夹紧，被测件的碲铯光电阴极2、微通道板3（见图1）与测量电源21接通，中间串联一个电流表19形成回路；

C、在测试装置中，保证卤素灯7的中心到被测件碲铯光电阴极面的距离d为582mm。

参照图3，所述的卤素灯7，规格为12V-50W，在2856K色温时的亮度约为100cd，卤素灯中心到光电阴极面的距离d可为580—600mm时，入射到光电阴极面上的照度约为300Lx；紫外截止滤光片14，型号为LP330，尺寸为50×50mm，厚度为1mm，波长大于320nm以上的光透过率大于95%；测试光栏16，直径为所测量的光电阴极有效直径尺寸的85~90%；测量电源21，型号为IDP-20001SLU；电流表电表（纳安表）19，型号为6485。

参照图3，本发明对碲铯光电阴极波段外光谱响应测试的具体操作（环境条件要求在制作电真空器件的超净工作间的暗室里进行）：

a、打开灯电源22、测量电源21，让装置预热15分钟后关闭遮光片11；

b、调节灯电源电流到3.975A，该电流对应的灯泡色温为2856K，光强I为93cd/m²，电流表19量程调节到1nA；

c、打开暗箱15，将φ18mm的日盲紫外像增强器或日盲紫外探测器被测件17放置在夹具18上并夹紧，连接碲铯光电阴极2、微通道板3（见图1）与测量电源21的回路，电压调至150v，插入φ16mm的测试光栏16，并计算出测试光栏的面积S，即（φ16／2）²×π，盖上暗箱；

d、在滤光片箱12中、推入紫外截止滤光片14，打开遮光片11，测量被测件17光电阴极的光电流i；

e、将测得的光电流i代入下式，R＝id²／IS，即可得出波段外的光谱响应值R。

如对于编号为0531的日盲紫外像增强器，测得的阴极光电流为0.53nA，代入式子R＝0.53×582²／93×8²×π＝9.61nA／lm，其它还分别对编号为0530、0537、0542、0553等日盲紫外像增强器波段外光谱响应值进行了测试，依次波段外的光谱响应值为：8.88nA／lm、13.04nA／lm、10.33nA／lm、11.41 nA／lm，重复性较好，性能稳定可靠。至于日盲紫外探测器因为结构、原理与日盲紫外像增强器相同，其波段外光谱响应测试就不再赘述。

参照图3、4，本发明的关键技术分析，、采用大于320nm以上所有光谱响应的积分，以积分大小来表示碲铯光电阴极波段以外的光谱响应状况，所测量的积分光谱响应越高，说明碲铯光电阴极波段以外的光谱响应截止特性越差，反之所测量的积分光谱响应越低，说明碲铯光电阴极波段以外的光谱响应截止特性越好，这样尽管碲铯光电阴极对波长大于320nm波长的光谱响应很低，但因所测量的是波长大于320nm的所有波长的光谱响应积分，因此积分光电流相对较大一些，在测量中大大降低了对电流表测量精度的要求，有效地解决了光电流较小，难以准确测量光电流的难题；、采用只透过波长大于320nm以上光线的紫外截止滤光片14，保证了测试波段外光谱响应的客观性；、在连接筒23内，设置了φ3mm光栏9、φ5mm光栏10，两者之间拉开一定的距离，用以二次控制光束的大小，起到消除或减少光束的杂散光作用；、采用直角支架、定位圆弧块及弹簧组成的夹紧工具，使测试中装夹简单快捷。

Claims (2)

1.一种日盲紫外光电阴极响应波段外的光谱响应测试装置，其特征在于：测试装置包含卤素灯（7）、灯箱（8）、φ3mm光栏（9）、φ5mm光栏（10）、遮光片（11）、滤光片箱（12）、滤光片框（13）、紫外截止滤光片（14）、暗箱（15）、测试光栏（16）、被测件（17）、夹具（18）、电流表（19）、后连接筒（20）、测量电源（21）、灯电源（22）、前连接筒（23），具体结构：

A、将卤素灯（7）安装在灯箱（8）内，灯箱通过前连接筒（23）与滤光片箱（12）连接，卤素灯（7）与灯电源（22）连接，前连接筒（23内装有φ3mm光栏（9）、φ5mm光栏（10），滤光片箱（12）内装有遮光片（11）、滤光片框（13），滤光片框装有紫外截止滤光片（14）；

B、滤光片箱（12）与暗箱（15）通过后连接筒（20）连接，暗箱（15）内安装一个夹具（18），在夹具支架上装有测试光栏（16），测试光栏后面紧贴夹具支架的右面放置被测件（17），由夹具（18）定位夹紧，被测件的碲铯光电阴极（2）、微通道（3）与测量电源（21）接通，中间串联一个电流表（19）形成回路；

C、在测试装置中，保证卤素灯（7）的中心到被测件碲铯光电阴极面的距离（d）为582mm。

2.根据权利要求1所述的日盲紫外光电阴极响应波段外的光谱响应测试装置，其特征在于：对波段外的光谱响应测试的具体操作:

a、打开灯电源（22）、测量电源（21），让装置预热15分钟后关闭遮光片（11）；

b、调节灯电源电流到3.975A，该电流对应的灯泡色温为2856K，光强（I）为93cd/m²，电流表（19）量程调节到1nA；

c、打开暗箱（15），将φ18mm的日盲紫外像增强器或日盲紫外探测器被测件（17）放置在夹具（18）上并夹紧，连接碲铯光电阴极（2）、微通道板（3）与测量电源（21）的回路，电压调至150v，插入φ16mm的测试光栏（16），并计算出测试光栏的面积（S），盖上暗箱；

d、在滤光片箱（12）中、推入紫外截止滤光片（14），打开遮光片（11），测量被测件（17）光电阴极的光电流（i）；

e、将测得的光电流（i）代入下式，R＝i×d²／I×S，即可得出波段外的光谱响应值（R）。