CS224366B1

CS224366B1 - Method of manufacturing chanelled boards with curved channels

Info

Publication number: CS224366B1
Application number: CS405381A
Authority: CS
Inventors: Otakar Ing Vitovsky
Original assignee: Otakar Ing Vitovsky
Priority date: 1981-06-02
Filing date: 1981-06-02
Publication date: 1984-01-16

Description

Vynález se týká způsobu výroby kanálkových destiček se zakřivenými kanálky pro použití ve vakuové elektronice.The present invention relates to a process for the manufacture of channel plates with curved channels for use in vacuum electronics.

Kanálkové destičky jsou významným prvkem ve speciálních zařízeních elektrovakuové techniky, zejména v přístrojové technice a speciálních optických elektronkách, například vakuových elektrooptických obrazových měničích. Jejich funkcí je zesilování proudu svazků nabitých částic při zachování časoprostorového rozložení informací nesených těmito svazky. Tato funkce se zakládá na sekundárně emisním zisku v kolizích elektronů při průletu jednotlivými kanálky z jedné strany destičky na druhou, přičemž energie mezi kolizemi je dodávána potenciálovým spádem podél kanálků. Tento spád bývá 500 až 2000 V a je udržován za cenu svodového proudu, který limituje výstupní proud destičky, případně též reguluje její zesílení, které bývá řádu 10’ při potenciálovém spádu kolem 1000 V a tloušťce destičky přibližně shodné s délkou kanálku a rovné asi padesátinásobku průměru kanálku. Těsné paralelní řazení kanálků vedle sebe umožňuje zachovat prostorové rozlišení informace nesené vstupním elektronovým svazkem; rozlišovací schopnost je dána především roztečemi kanálků. Stávající typy kanálkových, destiček jsou vytvořeny ze speciálních sklovin, které, zpravidla vhodnou konečnou úpravou, nabývají definované vodivosti. Technologie jejich výroby je založena nejčastěji na opakovaném tažení a slinování skleněných vláken a násobných vláknových svazků. Výstupem těchto operací je slinutý blok, ze kterého se planparalelními příčnými řezy, zpravidla s odchylkou od kolmice na osu bloku, oddělí polotovary destiček v požadované tloušťce. Další zpracování zahrnuje zejména vytoužení pomocného materiálu z vnitřku kapilár, nejčastěji jádrové skloviny, která bývá použita při tažení vláken jako element definující průřez kanálku. Poté následuje povrchová úprava. Takto zhotovené destičky, bez ohledu na detaily a varianty technologie jak byly dosud publikovány, jsou tvořeny vesměs z kanálků, jejichž osa je přímková nebo od přímky nepodstatně odlišná. Přímý tvar kanálků je však z funkčního hlediska poměrně nepříznivý, především s ohledem na vznik a migraci iontů zbytkových plynů a dále, při použití v zesilovačích obrazu, s ohledem na optickou transparenci destiček. Z těchto důvodů se pro některé případy používá kombinace dvou destiček s Opačně orientovanými šikmými kanály a to i za cenu zhoršení rozlišovací schopnosti. V posledních letech byly realizovány též destičky se zakřivenými kanálky, jejichž vlastnosti jsou z výše uvedených hledisek výhodnější.Channel plates are an important element in special electro-vacuum equipment, especially in instrumentation and special optical tubes, for example vacuum electro-optical image converters. Their function is to amplify the charged particle beam stream while maintaining the spatio-temporal distribution of the information carried by these beams. This function is based on secondary emission gains in electron collisions when passing through individual channels from one side of the plate to the other, with energy between collisions being supplied by a potential gradient along the channels. This slope is 500 to 2000 V and is maintained at the cost of leakage current, which limits the output current of the plate or regulates its gain, which is of the order of 10 'at a potential gradient of about 1000 V and plate thickness approximately channel diameter. Tight parallel alignment of the channels makes it possible to maintain the spatial resolution of the information carried by the input electron beam; the resolution is given mainly by the channel spacing. Existing types of channel plates are made of special glass, which, as a rule, by suitable finishing, acquire a defined conductivity. The technology of their production is mostly based on repeated drawing and sintering of glass fibers and multiple fiber bundles. The output of these operations is a sintered block from which the blank blanks of the desired thickness are separated by planar parallel cross-sections, usually with a deviation from the perpendicular to the block axis. Further processing involves, in particular, stiffening of the auxiliary material from the inside of the capillaries, most often core glass, which is used in drawing fibers as an element defining the cross-section of the channel. This is followed by a surface treatment. The inserts thus produced, regardless of the details and variants of the technology as previously published, are made up mostly of channels whose axis is linear or substantially different from the straight line. However, the straight channel shape is relatively unfavorable from a functional point of view, especially with respect to the formation and migration of residual gas ions and further, when used in image intensifiers, with respect to the optical transparency of the platelets. For these reasons, in some cases, a combination of two plates with oppositely oriented oblique channels is used, even at a cost of deteriorating the resolution. In recent years, curved channel plates have also been implemented, the properties of which are more advantageous from the above-mentioned aspects.

Způsob výroby takových destiček z polotovarů s kanálky přímkovými popisuje například britský patent č. 1 352 732. Podstata tohoto způsobu spočívá v tom, že se polotovary destiček vyhřáté nad bod měknutí podrobí působení střižné síly, tj. dvojice sil jejichž vektory jsou rovnovážné, opačného smyslu a leží v rovinách protilehlých povrchů destiček. Střižná síla je přitom vyvozena pomocí držáků mezi nimiž je polotovar destičky uložen. Je uvedeno několik, převážně dosti náročných metod k docílení žádoucí adhese mezi povrchem držáku resp. destičky, což omezuje produktivitu této metody a je předvídatelně důvodem vysokých nákladů a ceny těchto destiček.For example, British Patent No. 1,352,732 discloses a method for manufacturing such inserts from straight channel channels. The essence of this method is that the inserts heated above the softening point are subjected to shear, i.e. pairs of forces whose vectors are equilibrium, the opposite sense and lie in planes of opposing plate surfaces. In this case, the shearing force is exerted by means of holders between which the insert blank is mounted. Several, mostly fairly demanding methods are provided to achieve the desired adhesion between the surface of the holder, respectively. This reduces the productivity of this method and is predictably the reason for the high cost and cost of these plates.

Způsob podle vynálezu využívá výše uvedeného principu a zdokonaluje jej se zřetelem na současné zvýšení produktivity práce a zlepšení technického účinku se zřetelem na způsob zakřivení kanálků.The method according to the invention uses the above principle and improves it with regard to the simultaneous increase in the productivity of work and the improvement of the technical effect with respect to the way of curving the channels.

Podstata způsobu podle vynálezu spočívá v tom, že polotovar destičky s přímkovými kanálky se nejprve předehřeje na teplotu nad bodem měknutí, načež se sevře mezi držáky předehřáté na teplotu pod bodem měknutí polotovaru a to působením definované přítlačné síly a s výhodou s obsahem rázové složky v okamžiku sevření. Při vhodné úpravě povrchu držáků například zdrsněním, se takto dosáhne velké styčné plochy a dobré adhese, přičemž vlivem teplotního spádu mezi povrchy se tento stav povrchovým ztuhnutím polotovaru destičky zafixuje. Následným působením střižné síly docílí se pak žádoucího tvaru zakřivení kanálků, přičemž jsou k dispozici další 2 volitelně proměnné vlivy, určující průběh zakřivení, tj. velikost teplotního spádu mezi jednotlivými držáky a příslušným povrchem destiček a velikost časové prodlevy mezi stisknutím polotovaru destičky a zavedením střižné síly zvolené, případně proměnlivé velikosti.The principle of the method according to the invention consists in that the blank of the plate with straight channels is first preheated to a temperature above the softening point and then clamped between the holders preheated to a temperature below the softening point of the blank. . A suitable surface treatment of the holders, for example by roughening, results in a large contact area and good adhesion, which is fixed by the surface solidification of the plate blank due to the temperature gradient between the surfaces. Subsequent shearing forces produce the desired shape of the channel curvature, with 2 additionally variable influences determining the curvature, i.e. the magnitude of the temperature gradient between the holders and the respective plate surface, and the amount of time between pressing the plate blank and introducing the shear force. of the selected or variable size.

Po zavedení dvojice vektorů střižné síly se tyto vektory mohou uvést do rotace kolem osy kolmé na povrch destičky, čímž se získají kanálky tvaru šroubovice, který je pro některé případy aplikací zvláště výhodný.Upon introduction of a pair of shear vectors, these vectors can be rotated about an axis perpendicular to the plate surface to provide helical channels, which are particularly advantageous for some applications.

Vyšší účinek vynálezu se projevuje jednak v poměrně jednoduché technologii výroby kanálkových destiček se zakřivenými kanálky, jednak v tom, že výsledný tvar kanálků omezuje vznik a migraci iontů zbytkových plynů při aplikaci v zesilovačích obrazu, což přináší zvýšenou kvalitu těchto elektronek i rozšíření jejich použití. Podstatnou výhodou vynálezu je i značný ekonomický přínos při jeho využívání.The higher effect of the invention is manifested both in the relatively simple technology of the manufacture of channel plates with curved channels, and in the fact that the resulting channel shape limits the formation and migration of residual gas ions when applied in image intensifiers. An important advantage of the invention is its considerable economic benefit in its use.

Na výkresech je na obr. 1 znázorněna destička s kanálky, na obr. 2 až 4 zařízení k provádění způsobu podle vynálezu, přičemž obr. 2 představuje řez tímto zařízením, obr. 3 detail uchycení destičky a obr. 4 znázorňuje zařízení vybavené dalšími pomocnými ústrojími. Část A destičky na obr. 1 představuje destičku 3 s kanálky 4 před zpracováním, část B znázorňuje kanálky 4 po zpracování. Čelní plochy 1 a 2 destičky 3 jsou vybroušené. Na obr. 2 jsou v tepelně izolujícím krytu 7 šikmo proti sobě umístěny svými plochami horní deska 5 a spodní deska 6. Destička 3 je vložena mezi desky 5 a 6 a je v dotyku s nimi svými čelními plochami 1 a 2. Opěrky 17 v boku desek 5 a 6 zamezují posuvu horní desky 5 do stran. Přívody 10 a 11 na krytu 7 zajišťují přívod tepelné energie. Zdrojem 13 přítlačné a smykové síly je hmotnost horní desky 5. Teplota spodní desky 6 se měří měřícím zařízením 8 a posun horní desky 5 je sledován kontrolním zařízením 9. Na obr. 3 jsou znázorněny desky 5 a 6, ve kterých jsou vytvořeny komory 18 s bočními evakuačními vývody 12. Tyto komory 18 jsou uvnitř desek 5 a 6 uzavřeny nosníky 19 a 20 vytvořenými z porézního materiálu a mezi tyto nosníky 19 a 20 se vkláda jí destičky 3. Na obr. 4 je zařízení vybaveno ještě předehřívací komorou 14 se samostatným topením 15, temperační komorou 16 a ústrojím 21 k přesouvání destiček 3.In the drawings, FIG. 1 shows a plate with channels, FIGS. 2 to 4 show an apparatus for carrying out the method according to the invention, FIG. 2 is a sectional view of the apparatus, FIG. . Part A of the plate in Fig. 1 represents the plate 3 with channels 4 before processing, part B shows the channels 4 after processing. The faces 1 and 2 of the plate 3 are ground. In Fig. 2, the upper plate 5 and the lower plate 6 are placed obliquely opposite each other in the heat-insulating cover 7 with their faces. The plate 3 is inserted between the plates 5 and 6 and is in contact with them with their faces 1 and 2. The plates 5 and 6 prevent the upper plate 5 from sliding sideways. The inlets 10 and 11 on the cover 7 provide heat energy. The source of the thrust and shear forces 13 is the weight of the upper plate 5. The temperature of the lower plate 6 is measured by the measuring device 8 and the displacement of the upper plate 5 is monitored by the monitoring device 9. FIG. 3 shows the plates 5 and 6 in which the chambers 18 are formed. These chambers 18 are enclosed within the plates 5 and 6 by beams 19 and 20 made of porous material, and between the beams 19 and 20 insert plates 3. In FIG. 4, the device is equipped with a preheating chamber 14 with independent heating. 15, the temperature chamber 16 and the plate transfer device 21.

Vzájemný smykový posun čelních ploch 1 a 2 vede k zakřivení původně přímých kanálků do tvaru, který závisí na míří tohoto posunu a v případě zavedení teplotního spádu též na jeho velikosti a rozložení, které se však zásadně volí tak. aby izotermy probíhaly v plochách ekvidistantních vůči čelním plochám 1, 2. Vhodnou kombinací těchto řídících faktorů, případně opakováním postupu za odlišných podmínek lze realizovat prakticky každý reálně zajímavý tvar zakřivení kanálků. Zvláštním případem je postup, při kterém je vnitřní zóna polotovaru destičky teplejší, takže prakticky veškerá deformace se uskutečňuje v této zóně, zatímco části přilehlé k čelním plochám 1,2 zůstávají bez podstatné deformace. Tento postup je zvláště vhodný pro zpracování polotovarů destiček 3 s kanálky již dutými, zatímco opačný případ je vhodný pro polotovary s kanálky zaplněnými pomocnou sklovinou, jejíž odstranění je pak součástí konečného zpracování destiček.The relative shear displacement of the front surfaces 1 and 2 leads to the curvature of the initially straight channels into a shape which depends on the direction of this displacement and, in the case of a temperature gradient, also on its size and distribution, which in principle are so chosen. In a suitable combination of these control factors, or by repeating the procedure under different conditions, virtually every real interesting shape of the channel curvature can be realized. A special case is the process in which the inner zone of the plate blank is warmer so that virtually all deformation takes place in this zone, while portions adjacent to the faces 1,2 remain substantially free of deformation. This process is particularly suited for the processing of plate blanks 3 with channels already hollow, while the opposite case is suitable for blanks with channels filled with auxiliary glass, the removal of which is then part of the final plate processing.

Direktivní síla a její smyková složka musí být v zásadě rozděleny rovnoměrně po čelních plochách 1, 2: přípustná nehomogenita v plošném rozložení síly závisí na druhu polotovarů destiček 3, způsobu konečného zpracování a teplotním režimu, přičemž rozhodující je, aby nehomogenity v rozložení síly nevedly k porušení laterální geometrie soustavy ústí kanálků na površích destiček 3 po je jich konečném zpracování. Z tohoto hlediska je výhodný teplotní režim s negativním gradientem teploty směrem k čelním plochám 1, 2.In principle, the directive force and its shear component must be evenly distributed over the faces 1, 2: the permissible inhomogeneity in the areal force distribution depends on the type of wafer blanks 3, the method of finishing and the temperature regime. breaking the lateral geometry of the channel opening system on the surfaces of the plates 3 after their final processing. From this point of view, a temperature regime with a negative temperature gradient towards the faces 1, 2 is preferred.

' Způsob vyvozeni direktivní síly může být v zásadě libovolný. S výhodou je realizován dvojicí desek 5, 6, jejichž k sobě přivrácené povrchy přiléhají na čelní plochy 1, 2 destičky 3, a jsou k sobě přitlačovány silou s obsahem složky tangenciální k čelním plochám 1, 2. Tangenciální složka může být vyvozena například též odstředivou silou při excentrické rotaci soustavy nebo dynamickým účinkem tekutiny rychle proudící nad čelní plochou 1 resp. 2.The method of generating the directing force can be essentially arbitrary. Preferably, it is realized by a pair of plates 5, 6 whose facing surfaces abut on the faces 1, 2 of the plate 3 and are pressed together by a force containing the component tangential to the faces 1, 2. The tangential component can also be derived e.g. the force of the eccentric rotation of the system or the dynamic effect of the fluid rapidly flowing over the front face 1 and the front face 1 respectively. 2.

Rovněž způsob ohřevu, případně vytvoření teplotního gradientu V destičce 3 je v zásadě libovolný. Může být jednoduše proveden sdílením tepla od desek 5, 6, anebo vyhřátím v pícce, s následným uložením mezi vhodně předehřáté desky 5, 6. Speciální případ negativního teplotního gradientu směrem k čelním plochám 1, 2 může být výhodně realizován přídavným ohřevem polotovaru destičky 3 v uložení mezi definované předehřáté desky 5, 6, zářivou energii nebo dielektrickými ztrátami ve vysokofrekvenčním elektrickém poli, k čemuž je vhodně přizpůsoben materiál a provedení desek. 5,6.Also, the method of heating or the creation of a temperature gradient in the plate 3 is essentially free. It can simply be done by heat transfer from the plates 5, 6, or by heating in the furnace, followed by placement between suitably preheated plates 5, 6. The special case of a negative temperature gradient towards the faces 1, 2 can advantageously be realized by additional heating of the plate blank 3 the interposition between defined preheated plates 5, 6, radiant energy or dielectric losses in the high-frequency electric field, to which the material and the design of the plates are suitably adapted. 5.6.

Zařízení k provádění způsobu podle vynálezu je s výhodou realizováno tak, že polotovar destičky 3 je umístěn mezi dvěma deskami šikmo proti sobě umístěnými a přítlačná a smyková síla se jednoduše vyvodí tíží volné horní desky '5. V některých případech se fixace destičky 3 zlepší v zařízení veThe device for carrying out the method according to the invention is preferably realized in such a way that the blank of the plate 3 is placed between two plates inclined opposite each other and the pressing and shear force is simply exerted by the weight of the free upper plate 5. In some cases, the fixation of the plate 3 is improved in the device in the

Claims

SUBJECT

A method of manufacturing a channel plate with curved channels by applying a pair of hot shear forces to a channel plate blank starting flat lying between two thrust plates, characterized in that the plate starting stock with which the evacuation chambers 18 and the plates 3 are sucked to the porous beams 19 and 20. In order to effect additional heating of the inner zone of the blank blanks 3 by means of high-frequency electric energy, the plates 5 and 6 are metal and are provided with high-frequency electric power supplies. To implement the temperature gradient process across the plate 3 and also for a larger number of plates to be processed, the device may be provided with a preheating chamber 14 with separate heating 15, a tempering chamber 16 and a device 21 to move the plates 3 between these parts. Advantageously, the device 21 can be configured as a mechanically operated scissors.

OF THE INVENTION preheats to a temperature above the softening point, whereupon a shear force is applied when clamped flat between two plates, the clamping plates being preheated to a temperature below the softening point of the insert blank.