CN112885683A - 镀制SiO2或Al2O3材质的介质膜的锑碱光电阴极及镀制方法 - Google Patents

镀制SiO2或Al2O3材质的介质膜的锑碱光电阴极及镀制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种镀制SiO2或Al2O3材质的介质膜的锑碱光电阴极及镀制方法，用于消除防光晕视觉玻璃中有害成分对锑碱光电阴极结构的破坏而导致的阴极灵敏度衰退的问题。所述锑碱光电阴极包括AVG输入窗、锑碱光电阴极、微通道板、阳极铝膜、荧光屏及阳极输出面板,在AVG输入窗的内表面与锑碱光电阴极之间镀制一层均匀且致密的SiO2或Al2O3材质的介质膜，使得AVG输入窗的内表面、介质膜以及锑碱光电阴极连为一体。本发明的方法包括镀膜前准备、对真空反应腔抽真空、进行靶材除气、向真空反应腔通入氩气、镀制膜层、取出工件等步骤。本发明能够消除AVG中有害成分对锑碱光电阴极破坏的现象，有效提高锑碱光电阴极的稳定性，满足使用要求。

Description

镀制SiO2或Al2O3材质的介质膜的锑碱光电阴极及镀制方法
技术领域
本发明涉及一种镀制SiO2或Al2O3材质的介质膜的锑碱光电阴极及镀制方法，主要用于以防光晕视觉玻璃(AVG)作为光学输入窗的锑碱光电阴极的微光像增强器，消除防光晕视觉玻璃中有害成分对锑碱光电阴极结构的破坏而导致阴极灵敏度的衰退的技术问题。
背景技术
微光夜视装备在现代化战争中发挥着重要的作用，微光夜视装备的核心是微光像增强器，目前采用的主流微光夜视装备是以多碱锑化物材料作为阴极材料的双近贴式微光像增强器。
衡量微光像增强器性能好坏的重要参数是阴极积分灵敏度。多碱锑化物阴极的灵敏度与其采用的基底材料有着密切联系，目前所采用的阴极基底材料是防光晕玻璃(以下简称为AVG)。防光晕视觉玻璃是由硼硅酸盐组成的可见光波段高通透光学玻璃，通用于高性能光学/光电器件中。它在锑碱化合物光电阴极的微光像增强器中常作为输入窗。现有的以AVG作为输入窗的微光像增强器(参见图1)，主要由AVG输入窗1、锑碱光电阴极2、微通道板3、阳极铝膜4、阳极荧光屏5、阳极输出面板6组成。其中AVG输入窗的作用主要作为锑碱光电阴极的基底，以及光学输入窗口，前置光学系统所收集的光学图像信号通过AVG输入窗1传递到锑碱光电阴极2上转换成电子图像信号，从而实现光电转换。由于AVG的制作工艺的原因，不可避免地存在杂质，如氧化钙、氧化铅等。这些成分在高温时将向玻璃表面扩散，并在工作过程与锑碱光电阴极发生反应，破坏光电阴极的结构稳定性，从而导致光电阴极灵敏度低、衰退以及均匀性差等问题。因此，对于锑碱光电阴极制备过程而言，希望能够在使用AVG作为光电阴极基底前针对其杂质含量进行筛选，将氧化钙、氧化铅含量较高的AVG进行剔除，以保证最后锑碱光电阴极的稳定性。
然而，目前所有的AVG均不可避免地存在上述有害成分，且检测方式为破坏性检测，在实际生产中难以推行。在实际生产中发现，当AVG中的氧化钙、氧化铅的含量高时，锑碱光电阴极灵敏度低、灵敏度衰退的现象较为严重，这将严重影响微光像增强器的信噪比、品质因数等战术指标，以及微光夜视装备的性能与寿命，直接威胁到用户的战场生存能力。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种镀制SiO2或Al2O3材质的介质膜的锑碱光电阴极，根据AVG中的有害成分，对以AVG作为输入窗的锑碱光电阴极的微光像增强器，在输入窗的后表面设计一种稳定膜层，代替原有结构，从根本上阻断AVG中有害成分与锑碱光电阴极的接触和反应，有效地提高锑碱光电阴极的稳定性，满足使用要求。
本发明的另一个目的是提供一种镀制SiO2或Al2O3材质的介质膜的锑碱光电阴极的镀制方法，对以AVG作为光电阴极输入窗的微光像增强器，在AVG输入窗的内表面与锑碱光电阴极之间镀制一层介质膜层，使得AVG输入窗的内表面、介质膜层以及锑碱光电阴极连为一体，
本发明的主要技术方案是：
一种镀制SiO2或Al2O3材质的介质膜的锑碱光电阴极，在AVG输入窗的内表面与锑碱光电阴极之间镀制一层均匀且致密的SiO2或者Al2O3材质的介质膜，AVG输入窗的内表面、介质膜以及锑碱光电阴极连为一体，其中介质膜厚度为60nm。
一种镀制SiO2或Al2O3材质的介质膜的锑碱光电阴极的镀制方法，包括以下步骤：
(1)镀膜前准备，将AVG面板进行抛光、清洗，并用酒精脱水烘干，而后放入二氧化硅真空反应室的镀膜夹具上固定，并使要镀膜的一面正对着靶材室，关闭靶材室到镀膜夹具之间的挡板。
(2)对真空反应腔抽真空；
(3)进行靶材除气；
(4)向真空反应腔通入氩气；
(5)镀制膜层；包括：通入氩气后，打开挡板，并提高电子枪的发射电流，使氩气电离并轰击靶材，调节电流直到所蒸镀材质的蒸发速率达到特定速率，控制镀膜层的厚度达到特定厚度时，关闭电子枪高压，冷却；
(6)取出工件；包括：通入氮气，待真空度达到大气压后，打开真空腔，取出工件。
本发明的有益技术效果：
在经过多批次的应用测试后，证明本发明的经过镀制SiO2或Al2O3材质的介质膜的锑碱光电阴极的灵敏度衰退的比例明显降低，由原来的30％降低至3％，显著地改善和提高了锑碱光电阴极的结构稳定性与微光像增强器整机的使用寿命。而其他重要参数，如红外灵敏度与积分灵敏度的高低、增益的大小以及分辨力等指标并不受该薄膜的影响。
附图说明
下面结合附图，对本发明作进一步的描述。
图1，是现有以AVG作为输入窗的微光像增强器的结构示意图。
图2，是本发明的结构示意图。
图3，是本发明的镀制介质(SiO2或Al2O3)膜层实施例的工艺流程。
具体实施方式
参照图2，对本发明的主要技术方案进行具体说明：对以AVG作为光电阴极输入窗的微光像增强器，在AVG输入窗1的内表面与锑碱光电阴极2之间镀制一层介质(SiO2或者Al2O3)膜层7，AVG输入窗1的内表面、介质膜层6以及锑碱光电阴极2连为一体，其中介质膜层厚度为60nm。
参照图3，镀制二氧化硅膜层的工艺流程：
(1)镀膜前准备，将AVG面板进行抛光、清洗，并用酒精脱水烘干，而后放入二氧化硅真空反应室的镀膜夹具上固定，并使要镀膜的一面正对着靶材室，关闭靶材室到镀膜夹具之间的挡板。
(2)抽真空，打开真空阀，关闭真空钟罩，将真空反应腔体内的压强抽至低于2×10-4mbar；
(3)靶材除气，接通高压电子枪，点亮电子枪后，调节电子枪的发射电流值，用较小的电流值对蒸镀原料进行电子清刷除气，时间为1分钟，过程中真空度会有变化，但不应很大；
(4)通入氩气，电子清刷除气结束后，打开氩气进气阀，以一定的流速通入氩气到靶材室；
(5)镀制膜层，通入氩气后，打开挡板，并提高电子枪的发射电流，使氩气电离并轰击靶材，调节电流直到靶材的蒸发速率达到2nm/s，由晶体测厚仪测量所镀的介质膜的厚度，当其厚度达到60nm时，关闭电子枪高压，冷却15分钟；
(6)取出工件，关闭真空泵与氩气进气阀，打开氮气进气阀，通入氮气，待真空度达到大气压后，打开真空腔，取出工件。
所述镀膜机，为常见的离子溅射镀膜机。
所述蒸镀材质(SiO2或Al2O3)的纯度为99.99％，市场上可以购置。
所述的锑碱光电阴极，属于目前微光增强器中常用的锑钾钠铯光电阴极，直接在膜层上制作，其光电阴极的制作工艺仍为原有的工艺，即：在高真空的条件下，温度在185℃以上通过蒸发钠(Na)源和锑(Sb)源，使Na与Sb在二氧化硅膜层上反应，生成Na3Sb层，根据光电流的变化趋势对Na、K、Sb的蒸发电流进行精确的调整，通过蒸发量的调节，使阴极多晶薄膜的化学计量比接近理论最优值。，当光电流稳定后，将阴极封接到管壳上，并将烘箱升至最高降至常温，整个制管过程结束。
参照图2，本发明的工作原理：由于相当一部分的AVG存在氧化铅、氧化钙等成分，会破坏锑碱光电阴极的结构，未解决此技术问题，在AVG输入窗1的内表面镀制一层(如SiO2)薄膜。像增强器的锑碱光电阴极便在该介质膜层上制作(原工艺是在AVG输入窗1的内表面直接镀制锑碱光电阴极)，由于锑碱光电阴极膜层不与反应，而致密的结构能有效阻挡AVG中的有害成分(氧化铅、氧化钙等)接触到锑碱光电阴极，因此能够有效保护锑碱光电阴极的多晶结构不被破坏，从而增加了光电阴极的稳定性，提高像增强器的制管良品率，经济效益显著。

Claims (9)

1.一种镀制SiO2或Al2O3材质的介质膜的锑碱光电阴极，包括AVG输入窗(1)、锑碱光电阴极(2)、微通道板(3)、阳极铝膜(4)、荧光屏(5)及阳极输出面板(6)，其特征在于：
在所述AVG输入窗(1)的内表面与所述锑碱光电阴极(2)之间镀制一层均匀且致密的SiO2或者Al2O3材质的介质膜(7)，使得所述AVG输入窗(1)的内表面、介质膜(7)以及锑碱光电阴极(1)连为一体。
2.根据权利要求1所述的镀制SiO2或Al2O3材质的介质膜的锑碱光电阴极，其特征在于：
所述介质膜(7)的厚度为60nm。
3.根据权利要求1或2所述的镀制SiO2或Al2O3材质的介质膜的锑碱光电阴极，其特征在于：
所述SiO2或者Al2O3材质的纯度为99.99％。
4.一种根据权利要求1或2所述的镀制SiO2或Al2O3材质的介质膜的锑碱光电阴极的镀制方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)镀膜前准备，将AVG面板进行抛光、清洗，并用酒精脱水烘干，而后放入二氧化硅真空反应室的镀膜夹具上固定，并使要镀膜的一面正对着靶材室，关闭靶材室到镀膜夹具之间的挡板。
(2)对真空反应腔抽真空；
(3)进行靶材除气；
(4)向真空反应腔通入氩气；
(5)镀制膜层；包括：通入氩气后，打开挡板，并提高电子枪的发射电流，使氩气电离并轰击靶材，调节电流直到所蒸镀材质的蒸发速率达到特定速率，控制镀膜层的厚度达到特定厚度时，关闭电子枪高压，冷却；
(6)取出工件；包括：通入氮气，待真空度达到大气压后，打开真空腔，取出工件。
5.根据权利要求3所述的镀制方法，其特征在于，所述的对真空反应腔抽真空包括：
打开真空阀，关闭真空钟罩，将真空反应腔体内的压强抽至低于2×10-4mbar。
6.根据权利要求3所述的镀制方法，其特征在于，所述的进行靶材除气包括：
接通高压电子枪，点亮电子枪后，调节电子枪的发射电流值，用较小的电流值对蒸镀原料进行电子清刷除气，时间为1分钟，过程中真空度会有变化，但不应很大。
7.根据权利要求3所述的镀制方法，其特征在于，所述的向真空反应腔通入氩气包括：
电子清刷除气结束后，打开氩气进气阀，以一定的流速通入氩气到靶材室。
8.根据权利要求3所述的镀制方法，其特征在于，所述的镀制膜层包括：
调节电流直到所蒸镀材质的蒸发速率达到2nm/s，由晶体测厚仪测量所镀的介质膜的膜层的厚度达到60nm时，关闭电子枪高压，冷却15分钟。
9.根据权利要求3所述的镀制方法，其特征在于，所述的取出工件包括：
先关闭真空泵与氩气进气阀、打开氮气进气阀，再通入氮气。
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