CN110752139A - 光电倍增管用的圆筒形螺纹状非点焊内碱源及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光电倍增管用的圆筒形螺纹状非点焊内碱源，它包括镍铬合金带卷成的螺纹状圆筒（1），安装在螺纹状圆筒（1）内的碱化合物和还原剂的混合物（2）；碱化合物和还原剂的混合物（2）为铌粉和碱金属铬酸盐的混合物。本发明提供的圆筒形螺纹状非点焊内碱源，通过大量计算、实验，结构设计合理，效率高、不爆带、不漏粉、产生的碱金属量可控。本发明采用圆筒状螺旋式非点焊碱金属作为内碱源的分配器，可成功解决爆带和漏粉的风险，可降低碱源污染风险，节约成本，采用最佳比例的铌粉和碱金属铬酸盐，反应速度可控，使得光电倍增管排气激活过程中碱源进量的精准有效控制，进而保证光电倍增管阴极灵敏度和阳极灵敏度的有效控制。

Description

光电倍增管用的圆筒形螺纹状非点焊内碱源及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种光电倍增管用的圆筒形螺纹状非点焊内碱源及其制备方法。

背景技术

光电倍增管是一种把微弱光信号转变为电信号并加以不失真放大的电真空器件，主要应 用于医学成像、核子物理学和高能物理学等领域。在多种光电器件中，光电倍增管是性能最 好的一种，无论在灵敏度、噪声系数还是在动态范围上都遥遥领先其它光电器件，并且它的 输出信号在相当大范围内保持高度的线性输出，使输出信号几乎不用做近似修正就可以直接 获得很准确的色彩还原。

而光电倍增管中的内碱源是提高光电倍增管一致性的关键技术之一。

光电阴极与倍增极需要在管内同时进行激活，目前国内外采用的碱源工艺，大部分无法 有效的精确控制进入光电倍增管的碱源量，而现有的圆筒状内碱源也存在爆带、漏粉等缺陷 而无法应用于大批量生产。因此，光电倍增管排气激活过程中，无法定量控制光电阴极和倍 增极各自所需的最佳碱金属量，从而导致生产的光电倍增管暗电流大和光电参数一致性差等 缺陷。

发明内容

发明目的：本发明的目的是为了提升现有制备技术，提供一种光电倍增管用的圆筒形螺 纹状非点焊内碱源。本发明另一个目的是提供光电倍增管用的圆筒形螺纹状非点焊内碱源的 制备方法。本发明可以精确控制碱源的量，使生产的光电倍增管的光电阴极光照灵敏度、阳 极光照灵敏度等参数一致性大幅提高，并且暗电流噪声大幅降低，可实现批量化生产。

技术方案：为了实现以上目的，本发明采取的技术方案为：

一种光电倍增管用的圆筒形螺纹状非点焊内碱源，它包括镍铬合金带卷成的螺纹状圆筒， 安装在螺纹状圆筒内的碱化合物和还原剂的混合物；所述的螺纹状圆筒的两端通过夹扁方式 进行封口；

所述的碱化合物和还原剂的混合物为铌粉和碱金属铬酸盐的混合物。

作为优选方案，以上所述的光电倍增管用的圆筒形螺纹状非点焊内碱源，螺纹状圆筒由 厚度为0.05毫米镍铬合金带通过热处理和退火工艺，然后在芯轴上冷轧卷1.5到2圈卷成圆 筒形状的外壳。

作为优选方案，以上所述的光电倍增管用的圆筒形螺纹状非点焊内碱源，铌粉和碱金属 铬酸盐的重量比为1:3。本发明通过大量实验筛选，筛选试验中，若比重为1:2时，反应比较 剧烈，可能发生爆带；若重量比为1:4的时候，则反应相对缓慢。试验过程中，我们用锆铝 粉、硅粉等取代还原剂铌粉，但是由于反应剧烈，都出现了爆带现象，安全性较差，因此本 发明优选铌粉还原剂。

内碱源配方中采用铌粉作为还原剂，把铌粉和碱金属铬酸盐按最佳的重量比混合，用铌 粉做还原剂不需除气，且反应速率比较缓和，有利于对还原反应速率的控制。

本发明的碱金属铬酸盐和还原剂的混合物采用铌粉作为还原剂，碱金属铬酸盐作为碱金 属化合物。铌粉和碱金属铬酸盐按最佳的重量比混合，研成粉末装入碱金属分配器内，两端 夹紧使粉粒不能漏出。用通电加热方式，使粉剂发生反应。化学反应式为：

式中M代表某种碱金属，如钾、铯。

分配器在通电加热时，内碱源外壳镍铬合金产生大量的热，使温度升高到800℃左右， 混合物通过反应产生碱金属单质蒸气，碱金属单质蒸气通过螺纹状缝隙释放到光电阴极和倍 增极。按照螺纹状重叠的管壁，特别是“双倍重叠”的外壳，碱微粒具有相当长的非直线外 泄路径，因此可以最大可能消除不希望进入光电倍增管内的微粒外泄，且在外壳接缝处，所 提供的均匀一致的小孔阻抗，可以充分地蒸发碱金属。从而可以精确控制碱源的量，使生产 的光电倍增管的光电阴极光照灵敏度、阳极光照灵敏度等参数一致性大幅提高。

本发明所述的光电倍增管用的圆筒形螺纹状非点焊内碱源的制备方法，包括以下步骤：

a、先用厚度大约为0.05毫米的镍铬合金带，清洗后在1150℃高温下除气10～15分钟, 自然冷却；然后在芯轴上冷轧卷1.5到2圈，卷成圆筒状，得到螺纹状重叠的管壁，使得碱 金属单质具有相当长的非直线外泄路径；

b、将步骤a制备得到的螺纹状圆筒(1)一端夹紧，然后在螺纹状圆筒(1)内部装入碱 化合物和还原剂的混合物6，然后将另一端夹紧，防止粉末漏出；该内碱源即可做到不漏粉， 并能使碱金属单质沿着螺纹状圆筒(1)的螺纹间隙向阴极区和倍增极区渗透激活两个区域；

c、通过导电引线分别连接到螺纹状圆筒(1)的两端，以便施加电流。

本发明提供的光电倍增管用的圆筒形螺纹状非点焊内碱源没有点焊，既不漏粉，加热后 碱金属又能全部从管内缓缓逸出，容易覆盖渗透到所有倍增极，制造成本比由焊接制造的那 些分配器低廉。由于不需要焊接工步，可避免由于焊接芯轴和电极所引起的对碱金属的污染。 因此，本发明内碱源所沉积的碱金属蒸气比用焊接型内碱源所释放的碱金属蒸气更纯净。并 且，现有技术中的内碱源，遇到的主要问题之一是容器内混合物微粒的非控外漏。大量焊接 一般会损坏金属的完整性，它经常导致脱焊，并在脱焊处出现不允许有的混合物微粒漏出。 同时也由于焊接的变化，要达到重复沉积一致的碱金属量是极端困难的，因此本发明相比现 有技术取得了很好的预料不到的技术效果。

并且，本发明通过大量实验筛选，筛选出最合适的内碱源外壳材料镍铬合金带材质，采 用点焊工艺是比较困难的，它经常产生“虚焊”而因此降低工作的可靠性。

有益效果：本发明提供的光电倍增管用的圆筒形螺纹状非点焊内碱源及其制备方法与现 有技术相比具有以下优点：

本发明提供的圆筒形螺纹状非点焊内碱源，通过大量计算、实验，结构设计合理，效率 高、不爆带、不漏粉、产生的碱金属量可控。本发明通过优化碱金属内碱源分配器结构，采 用圆筒状螺旋式非点焊碱金属作为内碱源的分配器，可成功解决爆带和漏粉的风险，且可降 低碱源污染风险，节约成本，并采用最佳比例的铌粉和碱金属铬酸盐配比，使反应速度可控， 使得光电倍增管排气激活过程中碱源进量的精准有效控制，进而保证光电倍增管阴极灵敏度 和阳极灵敏度的有效控制，提高产品的合格率和光电参数的一致性，取得了很好的技术进步。

附图说明

图1为本发明光电倍增管用的圆筒形螺纹状非点焊内碱源的结构示意图。

图2为图1沿A-A方向的截面结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用 于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修 改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

实施例1

如图1和图2所示，一种光电倍增管用的圆筒形螺纹状非点焊内碱源，它包括镍铬合金 带卷成的螺纹状圆筒1，安装在螺纹状圆筒1内的碱化合物和还原剂的混合物2；所述的螺纹 状圆筒1的两端通过夹扁进行封口；

所述的碱化合物和还原剂的混合物2为铌粉和碱金属铬酸盐的混合物。

所述的螺纹状圆筒1由厚度为0.05毫米镍铬合金带通过热处理和退火工艺，然后在芯轴 上冷轧卷1.5到2圈卷成圆筒形状的外壳。

以上所述的光电倍增管用的圆筒形螺纹状非点焊内碱源，铌粉和碱金属铬酸盐的重量比 为1：3。所述的碱金属铬酸盐为铬酸钾或铬酸铯。

性能检测：采用以上非点焊内碱源装配光电倍增管，后排气激活过程中碱源进量的精准 有效控制，本发明的钾内碱源在电流8.5A左右时，能够保持大约2mg/min的碱金属蒸气速度， 直到钾金属蒸气大部分反应生成并蒸发出来；铯内碱源在电流7.5A左右时，能够保持大约 7mg/min的碱源蒸气速度，直到铯金属蒸气大部分反应生成并蒸发出来。

实施例2

光电倍增管用的圆筒形螺纹状非点焊内碱源的制备方法，其包括以下步骤：

a、先用厚度大约为0.05毫米的镍铬合金带，清洗后在1150℃高温下除气15分钟,自然 冷却；然后在芯轴上冷轧卷1.5到2圈，卷成圆筒状，得到螺纹状重叠的管壁，使得碱金属 单质具有相当长的非直线外泄路径；

b、将步骤a制备得到的螺纹状圆筒1一端夹紧，然后在螺纹状圆筒1内部装入碱化合物 和还原剂的混合物2，然后将另一端夹紧，防止粉末漏出；该内碱源即可做到不漏粉，并能 使碱金属单质沿着螺纹状圆筒1的螺纹间隙3向阴极区和倍增极区渗透激活两个区域；

c、通过导电引线分别连接到螺纹状圆筒1的两端，以便施加电流。

其中铌粉和碱金属铬酸盐(铬酸钾或铬酸铯)的重量比为1:3。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说， 在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发 明的保护范围。

Claims (5)

1.一种光电倍增管用的圆筒形螺纹状非点焊内碱源，其特征在于，它包括镍铬合金带卷成的螺纹状圆筒（1），安装在螺纹状圆筒（1）内的碱化合物和还原剂的混合物（2）；所述的螺纹状圆筒（1）的两端通过夹扁方式进行封口；

所述的碱化合物和还原剂的混合物（2）为铌粉和碱金属铬酸盐的混合物。

2.根据权利要求1所述的光电倍增管用的圆筒形螺纹状非点焊内碱源，其特征在于，螺纹状圆筒（1）由厚度为0.05毫米镍铬合金带通过热处理和退火工艺，然后在芯轴上冷轧卷1.5到2圈卷成圆筒形状的外壳。

3.根据权利要求1或2所述的光电倍增管用的圆筒形螺纹状非点焊内碱源，其特征在于，铌粉和碱金属铬酸盐的重量比为1:3。

4.权利要求1至3任一项所述的光电倍增管用的圆筒形螺纹状非点焊内碱源的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、选用厚度大约为0.05毫米的镍铬合金带，清洗后在1150℃高温下除气10~15分钟,自然冷却；然后在芯轴上冷轧卷1.5到2圈，卷成圆筒状，得到螺纹状重叠的管壁，使得碱金属单质具有相当长的非直线外泄路径；

b、将步骤a制备得到的螺纹状圆筒（1）一端夹紧，然后在螺纹状圆筒（1）内部装入碱化合物和还原剂的混合物（2），然后将另一端夹紧，防止粉末漏出；该内碱源即可做到不漏粉，并能使碱金属单质沿着螺纹状圆筒（1）的螺纹间隙向阴极区和倍增极区渗透激活两个区域；

c、通过导电引线分别连接到螺纹状圆筒（1）的两端，以便施加电流。

5.根据权利要求4所述的光电倍增管用的圆筒形螺纹状非点焊内碱源的制备方法，其特征在于，铌粉和碱金属铬酸盐的重量比为1:3。

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