CN111996566B - 提升侧窗打拿极型光电倍增管增益的倍增极处理方法及倍增极 - Google Patents

提升侧窗打拿极型光电倍增管增益的倍增极处理方法及倍增极 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种提升侧窗打拿极型光电倍增管增益的倍增极处理方法及倍增极，包括：使用麻轮或布轮对倍增极表面进行精细抛光；对细抛完毕的倍增极进行去油、脱脂处理；对细抛后的倍增极表面电镀全光亮镍薄膜；步骤4、对镀膜后的倍增极置于烧氢炉进行烧氢处理，去除倍增极表面低熔点杂质粒子；步骤5、将倍增极置于十氟戊烷中常温超声处理，然后氮气吹干。本发明通过对倍增极材料表面进行布轮精细抛光，改善表面粗糙度；电镀全光亮镍膜，使倍增级表面达到镜面光亮、平整的效果，提升二次电子发射系数；进一步的，将金属镍倍增极材料进行烧氢处理，为二次电子发射薄膜的生长提供良好生长界面，有效改善侧窗打拿极光电倍增管外观，显著提高其增益。

Description

提升侧窗打拿极型光电倍增管增益的倍增极处理方法及倍 增极
技术领域
本发明涉及光电倍增管技术领域，具体而言涉及一种提升侧窗打拿极型光电倍增管增益的倍增极处理方法。
背景技术
光电倍增管是将微弱光信号转换成电信号，并具有电信号倍增系统的真空电子器件，广泛应用于高能物理探测、放射医疗等领域，具有时间响应块、灵敏度高的特点。侧窗打拿极型光电倍增管主要由反射式光电阴极、倍增系统、阳极等部分组成。侧窗打拿极型光电倍增管倍增极系统材料选用金属镍制备。
传统倍增极处理方法仅能去除倍增极表面油脂、灰尘和参与气体，但不能优化倍增级材料表面粗糙度，不能去除倍增极材料表面杂质粒子，影响二次电子出射和倍增极表面二次电子发射薄膜材料的生长，最终导致成管增益性能差。
发明内容
本发明目的在于提供一种提升侧窗打拿极型光电倍增管增益的倍增极处理方法，精细抛光处理、电镀全光亮镍镀层和烧氢处理，以改善金属镍倍增极表面粗糙度、提高电镀的表面光亮度效果，提升二次电子发射系数。
为实现上述目的，本发明的第一方面提供一种提升侧窗打拿极型光电倍增管增益的倍增极处理方法，包括：
步骤1、使用麻轮或布轮对倍增极表面进行精细抛光；
步骤2、对细抛完毕的倍增极进行去油、脱脂处理；
步骤3、对步骤2细抛后的倍增极表面电镀全光亮镍薄膜，其厚度在0.5～2μm；
步骤4、对步骤3镀膜后的倍增极置于烧氢炉进行烧氢处理，去除倍增极表面低熔点杂质粒子；
步骤5、将步骤4处理完毕的倍增极置于十氟戊烷中常温超声处理，然后氮气吹干。
优选地，精细抛光时间15-30min。优选地，精细抛光到镜面，表面粗糙度达到0.1um以下。
优选地，所述步骤2中，去油、脱脂处理包括以下过程：
1)使用纯水将RBS清洗剂稀释至10～50倍；
2)将稀释后的RBS清洗剂置于超声清洗机加热至50～60℃；
3)等待温度上升至设定温度后，超声清洗30min；
4)超声清洗完毕后，将倍增极置于纯水中溢流10min；
5)将倍增极置于纯水中，50～60℃超声清洗5min，重复3～5次，至表面清洗剂被洗净；
6)将倍增级置于无水乙醇中，50～60℃超声清洗10min，重复2次；
7)将倍增极置于丙酮中，50～60℃超声清洗10min；
8)将丙酮清洗完毕的倍增极置于70℃烘箱，将倍增极烘干。
优选地，所述步骤4中，烧氢温度800～1000℃，烧氢时间15min～30min。
优选地，所述步骤4的烧氢过程中，使用N2氛围对倍增极进行保护
根据本发明的目的还提出一种根据前述的方法处理得到的侧窗打拿极型光电倍增管的倍增极。
结合上述本发明的技术方案可见，本发明在传统倍增极处理方法的基础上，增加精细抛光处理、电镀全光亮镍镀层和烧氢处理步骤：通过对金属镍倍增极材料表面进行布轮精细抛光，以改善金属镍倍增极表面粗糙度；进一步的，对精细抛光后的倍增极清洗，电镀一层全光亮镍，使倍增级表面达到镜面光亮、平整的质量效果，提升二次电子发射系数；进一步的，将金属镍倍增极材料进行烧氢处理，去除倍增极表面氧化层及其他低熔点杂质，提高倍增极表面洁净度，为二次电子发射薄膜的生长提供良好的生长界面，从而有效改善侧窗打拿极光电倍增管外观，显著提高其增益。
附图说明
附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本发明的各个方面的实施例，其中：
图1是本发明的倍增极表面粗糙度对二次电子发射影响示意图。
图2是实施例1与实施例2各级增益对比图。
具体实施方式
为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。
在本公开中参照附图来描述本发明的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本发明的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本发明所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本发明公开的一些方面可以单独使用，或者与本发明公开的其他方面的任何适当组合来使用。
【实施例1】
使用原张车线轮对倍增极进行抛光处理，至倍增极表面光泽由黯淡转变为光亮为止，尤其是表面粗糙度达到0.1um以下；
使用纯水将RBS清洗剂10倍稀释，将抛光后的倍增极浸泡于RBS清洗剂并置于超声清洗机加热至50℃，超声清洗30min；将超声完毕后的倍增极置于镂空花篮使用纯水溢流10min；溢流结束后，使用纯水在50℃的条件下超声清洗5min，重复5次；纯水超声完毕后，使用乙醇在50℃的条件下超声5min，重复3次；乙醇超声完毕后，使用丙酮在50℃的条件下超声5min；将丙酮超声完毕的倍增极置于70℃的烘箱10min，烘干；
对烘干后的倍增极进行电镀全光亮镍处理，其中全光亮镍镀层厚度约为1μm；
将镀镍完毕的倍增极在980℃的条件下进行烧氢20min，烧氢完毕后自然降温至室温，降温过程中使用N2保护倍增极防止氧化，烧氢完毕的倍增极会变软；
将烧氢完毕的倍增极置于常温十氟戊烷超声清洗10min，氮气吹干，倍增极表面处理结束。
将处理完毕的倍增极表面镀Sb，用于制备Sb-K-Na-Cs九打拿极侧窗光电倍增管，其各级增益如附图2所示。
【实施例2】
使用纯水将RBS清洗剂10倍稀释，将抛光后的倍增极浸泡于RBS清洗剂并置于超声清洗机加热至50℃，超声清洗30min；
将超声完毕后的倍增极置于镂空花篮使用纯水溢流10min；
溢流结束后，使用纯水在50℃的条件下超声清洗5min，重复5次；
纯水超声完毕后，使用乙醇在50℃的条件下超声5min，重复3次；
乙醇超声完毕后，使用丙酮在50℃的条件下超声5min；
将丙酮超声完毕的倍增极置于70℃的烘箱10min，烘干；
将烘干完毕后的倍增极置于540℃的真空除气炉除气2h；将除气完毕的倍增极置于常温十氟戊烷超声清洗10min，氮气吹干，倍增极表面处理结束。
将处理完毕的倍增极表面镀Sb，用于制备Sb-K-Na-Cs九打拿极侧窗光电倍增管，其各级增益如附图2虚线所示。
结合图2所示，对比实施例2与实施例1各级增益，可以发现实施例2(倍增极仅经过清洗、除气)各打拿极增益均低于实施例1的增益，且实施例1的整体增益为1217132，为实施例2整体增益(70452)的17倍，增益效果提升了两个量级，显著提升了侧窗打拿极型光电倍增管的增益性能。
光电倍增管的倍增系统用于增强放大光电阴极产生的光电子信号，倍增系统各倍增极的增益性能使用二次电子发射系数δ表征。二次电子发射系数δ一方面与二次电子出射材料(碱-锑、氧化镁、氧化铍等)和倍增极间电压有关，另一方面，δ与二次电子出射材料所在基底的粗糙度、平整度和倍增极材料的纯度也有关系。倍增极的表面粗糙度直接影响其二次电子出射系数，并直接导致PMT增益的高低，当光子或者电子照射在粗糙的二次电子出射面时，照射到“谷底”的光子或电子产生的二次电子在越过表面势垒向真空逃逸时，被高处的“山坡/山峰”再次捕获的几率大大增加，从而导致二次电子发射系数降低；倍增极材料中不可避免的会存在杂质粒子，如C等，这些杂质粒子的存在会影响二次电子发射薄膜(碱-锑等)的表面晶体结构，对倍增极的增益能力(二次电子发射系数)产生不利影响。
结合图1以及图2的对比可见，在倍增过程中，倍增极表面镀镍的均匀度、光亮度和粗糙度均对二次电子发射具有关键的影响，在实施例1中，通过精细抛光、电镀全光亮镍镀层、烧氢处理，显著改善倍增极表面粗糙度和光亮度，使其表面更加均匀和平滑，二次电子发射过程中尽可能不会被山坡处所吸收，从山坡和山谷发射的光电子能够实现高效、有效的二次发射，提升二次电子发射系数，从而显著提高其增益；同时，进一步的，将金属镍倍增极材料进行烧氢处理，去除倍增极表面氧化层及其他低熔点杂质，提高倍增极表面洁净度，为二次电子发射薄膜的生长提供良好的生长界面，从而有效改善侧窗打拿极光电倍增管外观，提高增益。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (6)

1.一种提升侧窗打拿极型光电倍增管增益的倍增极处理方法，其特征在于，包括：
步骤1、使用麻轮或布轮对倍增极表面进行精细抛光；
步骤2、对细抛完毕的倍增极进行去油、脱脂处理；
步骤3、对步骤2细抛后的倍增极表面电镀全光亮镍薄膜，其厚度在0.5～2μm；
步骤4、对步骤3镀膜后的倍增极置于烧氢炉进行烧氢处理，去除倍增极表面低熔点杂质粒子；
步骤5、将步骤4处理完毕的倍增极置于十氟戊烷中常温超声处理，然后氮气吹干。
2.根据权利要求1所述的提升侧窗打拿极型光电倍增管增益的倍增极处理方法，其特征在于，所述步骤1中，精细抛光到镜面，表面粗糙度达到0.1um以下。
3.根据权利要求1所述的提升侧窗打拿极型光电倍增管增益的倍增极处理方法，其特征在于，所述步骤2中，去油、脱脂处理包括以下过程：
1)使用纯水将RBS清洗剂稀释至10～50倍；
2)将稀释后的RBS清洗剂置于超声清洗机加热至50～60℃；
3)等待温度上升至设定温度后，超声清洗30min；
4)超声清洗完毕后，将倍增极置于纯水中溢流10min；
5)将倍增极置于纯水中，50～60℃超声清洗5min，重复3～5次，至表面清洗剂被洗净；
6)将倍增级置于无水乙醇中，50～60℃超声清洗10min，重复2次；
7)将倍增极置于丙酮中，50～60℃超声清洗10min；
8)将丙酮清洗完毕的倍增极置于70℃烘箱，将倍增极烘干。
4.根据权利要求1所述的提升侧窗打拿极型光电倍增管增益的倍增极处理方法，其特征在于，所述步骤4中，烧氢温度800～1000℃，烧氢时间15min～30min。
5.根据权利要求4所述的提升侧窗打拿极型光电倍增管增益的倍增极处理方法，其特征在于，所述步骤4的烧氢过程中，使用N2氛围对倍增极进行保护。
6.一种根据权利要求1-5中任意一项所述的方法处理得到的侧窗打拿极型光电倍增管的倍增极。
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