RU2053532C1

RU2053532C1 - Method of making and optical telescopic device

Info

Publication number: RU2053532C1
Application number: RU93050030A
Authority: RU
Inventors: Юрий Николаевич Гордиенко; Лев Михайлович Балясный; Ирина Александровна Фонарева; Владимир Михайлович Турчинский; Ирина Николаевна Соколова; Алексей Энгелевич Петров; Сергей Анатольевич Ветров; Юрий Кирилович Грузевич; Юрий Эдуардович Бороздин; Игорь Михайлович Овчинников; Елена Сергеевна Новикова; Виктор Владимирович Панин; Виктор Акиндинович Солдатенков; Иван Алексеевич Крыканов; Виктор Алексеевич Одинцов; Михаил Александрович Панченко; Василий Николаевич Тележников
Original assignee: Юрий Николаевич Гордиенко; Лев Михайлович Балясный; Ирина Александровна Фонарева; Владимир Михайлович Турчинский; Ирина Николаевна Соколова; Алексей Энгелевич Петров; Сергей Анатольевич Ветров; Юрий Кирилович Грузевич; Юрий Эдуардович Бороздин; Игорь Михайлович Овчинников; Елена Сергеевна Новикова; Виктор Владимирович Панин; Виктор Акиндинович Солдатенков; Иван Алексеевич Крыканов; Виктор Алексеевич Одинцов; Михаил Александрович Панченко; Василий Николаевич Тележников
Priority date: 1993-11-11
Filing date: 1993-11-11
Publication date: 1996-01-27

Abstract

FIELD: optical instrument engineering. SUBSTANCE: optical telescopic device has entrance objective connected optically with image intensifier. The image intensifier has air-tight cylindrical case, which is made of ceramic and metal members in alternation. There are two metal edge layers in the case. Microchannel plate is mounted inside the case between GaAs photocathode and luminescent screen onto internal surface of cylindrical fiber-optic element at the protrusion of metal element. Device also has built-in power source, connected with image intensifier; the power supply is disposed along the surface of fiber-optic element. There is entrance eye-piece in the device. Metal ring provided with setting plate is brought into the device additionally. The setting plate is disposed at one side of the ring. There is radial movement restrictor at the flat opposite side; the restrictor is made in form of annular protrusion. Each metal layer at the ends of the case is made in form of thin film and conjugated with photocathode and fiber-optic element through soldering layer. Microchannel plate is mounted onto corresponding metal element of the case, by means of passing through the ring and metal annular washer, which are brought into the device additionally. Methods of making telescopic optical device and photocathode for the device determine temperature parameters and pressure, as well as capability of monitoring of these characteristics during making. EFFECT: improved output optical and exploitation characteristics of the device. 5 cl, 2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к оптическим телескопическим устройствам, преобразующим изображения из ИК-области спектра в видимый диапазон. The invention relates to optical telescopic devices that convert images from the infrared region of the spectrum into the visible range.

Известно оптическое устройство, содержащее входной объектив, оптически связанный с усилителем яркости изображения, а также выходным окуляром [1]
Недостатками устройства являются низкая чувствительность и сложность конструкции.A known optical device containing an input lens, optically coupled to an image brightness amplifier, as well as an output eyepiece [1]
The disadvantages of the device are low sensitivity and design complexity.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является оптическое телескопическое устройство, содержащее входной объектив, оптически связанный соответственно с усилителем яркости изображения, включающим герметичный цилиндрический корпус из чередующихся металлических и керамических элементов и с двумя металлическими торцевыми слоями, в котором между фотокатодом на основе GaAs и люминесцентным экраном на внутренней поверхности цилиндрического волоконно-оптического элемента на выступе металлического элемента установлена микроканальная пластина, а также встроенный источник питания, соединенный с усилителем яркости изображения и расположенный вокруг цилиндрической поверхности волоконно-оптического элемента и выходным окуляром [2]
Недостатками оптического устройства являются низкие эксплуатационные параметры, обусловленные влиянием механических напряжений в зонах сопряжения корпуса с фотокатодом, что приводит к образованию микротрещин, а следовательно, к разгерметизации корпуса, а также к изменению положения микроканальной пластины относительно фотокатода и волоконно-оптического элемента, что приводит к ухудшению качества выходного изображения или выхода из строя устройства.The closest in technical essence to the invention is an optical telescopic device containing an input lens, optically coupled respectively with an image intensifier, including a sealed cylindrical body of alternating metal and ceramic elements and with two metal end layers, in which between the GaAs-based photocathode and the luminescent a screen is installed on the inner surface of the cylindrical fiber optic element on the protrusion of the metal element m krokanalnaya plate, and internal power supply coupled to the amplifier and the brightness disposed around the cylindrical surface of the optical fiber unit and the output eyepiece [2]
The disadvantages of the optical device are low operational parameters due to the influence of mechanical stresses in the zones of the interface between the housing and the photocathode, which leads to the formation of microcracks and, consequently, to the depressurization of the housing, as well as to a change in the position of the microchannel plate relative to the photocathode and the fiber optic element, which leads to deterioration in the quality of the output image or failure of the device.

Целью изобретения является улучшение эксплуатационных параметров путем уменьшения влияния механических напряжений как на герметичность, так и на положение микроканальной пластины в корпусе. The aim of the invention is to improve operational parameters by reducing the influence of mechanical stresses on both the tightness and the position of the microchannel plate in the housing.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является встроенный источник питания оптического телескопического устройства, содержащий последовательно соединенные низковольтный источник напряжения, преобразователь постоянного напряжения в переменное и по крайней мере один умножитель напряжения, причем электронные компоненты преобразователя и умножителя установлены на гибких печатных платах и защищены компаундами [3]
Недостатком встроенного источника питания является невысокая надежность, обусловленная сложностью монтажа элементов на гибких печатных платах.The closest in technical essence to the invention is an integrated power source of an optical telescopic device containing a series-connected low-voltage voltage source, a DC-to-AC converter and at least one voltage multiplier, the electronic components of the converter and the multiplier being mounted on flexible printed circuit boards and protected by compounds [ 3]
The disadvantage of the built-in power supply is its low reliability, due to the complexity of mounting elements on flexible printed circuit boards.

Целью изобретения является повышение надежности и выхода годных встроенных источников питания. The aim of the invention is to increase the reliability and yield of built-in power supplies.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ изготовления оптического телескопического устройства, при котором формируют фотокатод на основе GaAs с активирующим покрытием CsO, в корпус, соединенный с волоконно-оптическим элементом, устанавливается микроканальная пластина, после чего производят сборку путем соединения в герметичной камере [4]
Недостатком способа изготовления оптического телескопического устройства является невысокая долговечность, малый температурный диапазон работы, обусловленные десорбцией активирующего слоя цезия с фотокатода.The closest in technical essence to the invention is a method of manufacturing an optical telescopic device, in which a GaAs photocathode is formed with an activating CsO coating, a microchannel plate is installed in a housing connected to a fiber optic element, and then assembled by connecting in a sealed chamber [ 4]
The disadvantage of the method of manufacturing an optical telescopic device is its low durability, low temperature range due to desorption of the activating layer of cesium from the photocathode.

Целью изобретения является увеличение долговечности работы и температурного диапазона работы путем стабилизации активирующего покрытия на фотокатоде. The aim of the invention is to increase the durability and temperature range by stabilizing the activating coating on the photocathode.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ изготовления фотокатода оптического телескопического устройства, при котором формируют планарную структуру, включающую оптически прозрачную подложку и слой GaAs, активируют слой GaAs путем первого прогрева в вакууме при давлении Р 10^-10 мм рт.ст. охлаждают до комнатной температуры, наносят первое активирующее покрытие СsO до максимума фоточувствительности фотокатода, прогревают полученную структуру до температуры, меньшей первого прогрева, охлаждают до комнатной температуры, наносят второй слой СsO до максимума фоточувствительности фотокатода [5]
Недостатком способа изготовления фотокатода является недостаточно высокая чувствительность, обусловленная высокой температурой первого режима прогрева фотокатода, близкой к температуре разложения рабочего слоя GaAs, что в свою очередь, приводит к деградации поверхности и уменьшению концентрации легирующей примеси в приповерхностной области.The closest in technical essence to the invention is a method of manufacturing a photocathode of an optical telescopic device in which a planar structure is formed, comprising an optically transparent substrate and a GaAs layer, the GaAs layer is activated by first heating in vacuum at a pressure of P 10 ^-10 mm Hg. cooled to room temperature, applied the first activating CsO coating to the maximum photosensitivity of the photocathode, heated the resulting structure to a temperature lower than the first heating, cooled to room temperature, applied the second layer of CSO to the maximum photosensitivity of the photocathode [5]
The disadvantage of the method of manufacturing the photocathode is not sufficiently high sensitivity due to the high temperature of the first mode of heating of the photocathode, close to the decomposition temperature of the GaAs working layer, which in turn leads to surface degradation and a decrease in the concentration of the dopant in the surface region.

Целью изобретения является повышение качества изготовления путем снижения температуры первого прогрева рабочего слоя GaAs фотокатода. The aim of the invention is to improve the quality of production by lowering the temperature of the first heating of the working layer of the GaAs photocathode.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ изготовления фотокатода, при котором на прозрачной подложке формируют буферный слой из Ga_0,5Al_0,5As и рабочий слой из GaAs и производят контроль рабочего слоя [6]
Недостатком способа изготовления фотокатода оптического телескопического устройства является недостаточно высокий процент выхода годных, обусловленный разбросом толщин рабочих слоев, выходящих за оптимальные величины.The closest in technical essence to the invention is a method of manufacturing a photocathode, in which a buffer layer of Ga _0.5 Al _0.5 As and a working layer of GaAs are formed on a transparent substrate and the working layer is controlled [6]
The disadvantage of the method of manufacturing the photocathode of an optical telescopic device is the insufficiently high percentage of yield due to the spread in the thicknesses of the working layers beyond optimal values.

Целью изобретения является повышение качества изготовления путем обеспечения оптимальной толщины рабочего слоя. The aim of the invention is to improve the quality of production by ensuring the optimal thickness of the working layer.

Поставленная цель достигается тем, что в оптическое телескопическое устройство, содержащее входной объектив, оптически связанный соответственно с усилителем яркости изображения, включающим герметичный цилиндрический корпус из чередующихся металлических и керамических элементов и с двумя металлическими торцевыми слоями, в котором между фотокатодом на основе GaAs и люминесцентным экраном на внутренней поверхности цилиндрического волоконно-оптического элемента на выступе металлического элемента установлена микроканальная пластина, а также встроенный источник питания, соединенный с усилителем яркости изображения и расположенный вокруг цилиндрической поверхности волоконно-оптического элемента, и выходным окуляром, дополнительно введено металлическое кольцо с установочной площадкой с одной стороны кольца и с ограничителем радиального перемещения в виде кольцевого выступа на плоской противоположной стороне, а каждый металлический слой выполнен тонкопленочным и через припой сопряжен соответственно с фотокатодом и волоконно-оптическим элементом, причем микроканальная пластина через дополнительно введенное кольцо установлена на соответствующем металлическом элементе корпуса. This goal is achieved by the fact that in an optical telescopic device containing an input lens, optically connected respectively with an image intensifier, including a sealed cylindrical body of alternating metal and ceramic elements and with two metal end layers, in which between the GaAs-based photocathode and the fluorescent screen on the inner surface of the cylindrical fiber optic element on the protrusion of the metal element has a microchannel plate, also a built-in power supply connected to the image intensifier and located around the cylindrical surface of the fiber-optic element, and the output eyepiece, an additional metal ring is introduced with an installation pad on one side of the ring and with a radial movement limiter in the form of an annular protrusion on the flat opposite side, and each metal layer is made thin-film and, through solder, is connected to a photocathode and a fiber-optic element, respectively, with a microchannel Ordering plate further introduced through a ring mounted on the corresponding metallic housing element.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство дополнительно введена металлическая кольцевая прокладка, расположенная между установочной площадкой металлического кольца и микроканальной пластиной. This goal is achieved by the fact that the device additionally introduced a metal ring gasket located between the mounting pad of the metal ring and the microchannel plate.

Поставленная цель достигается тем, что во встроенном источнике питания оптического телескопического устройства, содержащем последовательно соединенные низковольтный источник напряжения, преобразователь постоянного напряжения в переменное и по крайней мере один умножитель напряжения, причем электронные компоненты преобразователя и умножителя установлены на печатных платах и защищены компаундами, платы выполнены по крайней мере из двух керамических колец с диаметрами отверстий, соответствующих внешнему диаметру волоконно-оптического элемента оптического телескопического устройства. This goal is achieved by the fact that in the built-in power supply of the optical telescopic device containing a low-voltage voltage source connected in series, a DC-to-AC converter and at least one voltage multiplier, the electronic components of the converter and the multiplier are mounted on printed circuit boards and protected by compounds, the boards are made at least two ceramic rings with hole diameters corresponding to the outer diameter of the fiber optic th element of the optical telescopic device.

Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления оптического телескопического устройства, при котором формируют фотокатод на основе GaAs с активирующим покрытием CsO, в корпус, соединенный с волоконно-оптическим элементом, устанавливается микроканальная пластина, после чего производят сборку путем соединения в герметичной камере, перед сборкой обрабатывают узел в виде волоконно-оптического элемента с микроканальной пластиной в парах цезия с одновременным контролем фотоэмиссии нанесенного слоя цезия на корпусе и прекращением обработки при достижении фотоэмиссии с поверхности обрабатываемого узла в диапазоне 0,1.10 мкА/лм, после чего упомянутый узел прогревают до температуры в диапазоне 100.350^оС в течение 1.5 часов, охлаждают до комнатной температуры и повторяют упомянутую обработку узла с прогревом и охлаждением.This goal is achieved by the fact that in the method of manufacturing an optical telescopic device in which a GaAs photocathode is formed with an activating CsO coating, a microchannel plate is installed in the housing connected to the fiber-optic element, and then assembled by connecting in a sealed chamber, before the assembly processes the assembly in the form of a fiber optic element with a microchannel plate in cesium vapors with simultaneous control of photoemission of the deposited cesium layer on the casing and termination processing it when the photoemission surface of the treated site in the range of 0,1.10 uA / lm, whereupon said assembly is heated to a temperature in the range of 100,350 ^{° C} for 1.5 hours, cooled to room temperature and repeat said processing unit with the heating and cooling.

Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления фотокатода оптического телескопического устройства формируют планарную структуру, включающую оптически прозрачную подложку и слой GaAs, активируют слой GaAs путем первого прогрева в вакууме при давлении Р 10^-10 мм рт.с. охлаждают до комнатной температуры, наносят первое активирующее покрытие CsO до максимума фоточувствительности фотокатода, прогревают полученную структуру до температуры, меньшей первого прогрева, охлаждают до комнатной температуры, наносят второй слой CsO до максимума фоточувствительного фотокатода, после формирования планарной структуры ее обрабатывают в инертной атмосфере в смеси изопропилового спирта с соляной кислотой с концентрацией соляной кислоты в диапазоне от 0,1 до 10 об. после чего структуру переносят в вакуум с остаточным давлением не более Р 10^-7 мм рт.ст. а при активировании слоя GaAs первый прогрев осуществляют при температуре 470.550^оС.This goal is achieved in that in a method for manufacturing a photocathode of an optical telescopic device, a planar structure is formed, comprising an optically transparent substrate and a GaAs layer, the GaAs layer is activated by first heating in vacuum at a pressure of P 10 ^-10 mm Hg. it is cooled to room temperature, the first activating CsO coating is applied to the maximum photosensitivity of the photocathode, the resulting structure is heated to a temperature lower than the first heating, cooled to room temperature, the second layer of CsO is applied to the maximum of the photosensitive photocathode, after the planar structure is formed, it is treated in an inert atmosphere in a mixture isopropyl alcohol with hydrochloric acid with a concentration of hydrochloric acid in the range from 0.1 to 10 vol. after which the structure is transferred to vacuum with a residual pressure of not more than P 10 ^-7 mm Hg and when activated the first GaAs layer is performed at a heating temperature of ^about 470,550 S.

Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления фотокатода, при котором на прозрачной подложке формируют буферный слой из Ga_0,5Al_0,5As и рабочий слой из GaAs, после чего производят контроль рабочего слоя, контроль производят одновременно с химическим травлением рабочего слоя путем возбуждения со стороны буферного слоя оптическим излучением в спектральном диапазоне (Δλ 0,6.0,7 мкм) краевой фотолюминесценции рабочего слоя и регистрации величины начальной I_o и текущей I_t интенсивностей краевой фотолюминесценции, а процесс травления прекращается при условии I_t (0,11-0,18)I_o.This goal is achieved by the fact that in the method of manufacturing the photocathode, in which a buffer layer of Ga _0.5 Al _0.5 As and a working layer of GaAs are formed on a transparent substrate, after which the working layer is controlled, the control is carried out simultaneously with chemical etching of the working layer by excitation from the side of the buffer layer with optical radiation in the spectral range (Δλ 0.6.0.7 μm) of the edge photoluminescence of the working layer and recording the magnitude of the initial I _o and current I _t intensities of the edge photoluminescence, and the etching process terminates subject to I _t (0.11-0.18) I _o .

На фиг. 1 изображено оптическое устройство, состоящее из входного объектива 1; фотокатода 2 на основе GaAs; входного окна 3; микроканальной пластины 4; люминесцентного экрана 5; выходного окуляра 6; волоконно-оптического элемента 7; герметичного цилиндрического корпуса 8; металлических элементов 9; керамических элементов 10; низковольтного источника 11 питания; преобразователя 12 постоянного напряжения в переменное; умножителя 13 напряжения; припоя 14; металлической кольцевой прокладки 15; металлического кольца 16 с установочной площадкой и с ограничителем радиального перемещения; прижимного кольца 17; керамических колец 18 и 19 и компаунда 20. In FIG. 1 shows an optical device consisting of an input lens 1; GaAs based photocathode 2; input window 3; microchannel plate 4; luminescent screen 5; output eyepiece 6; fiber optic element 7; sealed cylindrical body 8; metal elements 9; ceramic elements 10; low voltage power supply 11; DC / AC converter 12; a voltage multiplier 13; solder 14; metal ring gasket 15; a metal ring 16 with a mounting pad and with a radial displacement limiter; pressure ring 17; ceramic rings 18 and 19 and compound 20.

На фиг. 2 изображена схема установки для прецизионного химического травления, состоящая из химической кюветы 21, химического травителя 22, осветителя 23, рабочего слоя (GaAs) 24, буферного слоя (Ga_0,5Al_0,5As) 25, фотоприемного устройства 26 и звуковой и световой сигнализации 27.In FIG. 2 shows a diagram of an installation for precision chemical etching, consisting of a chemical cuvette 21, a chemical etchant 22, an illuminator 23, a working layer (GaAs) 24, a buffer layer (Ga _0.5 Al _0.5 As) 25, a photodetector 26, and sound and light signaling 27.

На фиг. 3 приведена кривая относительной спектральной чувствительности фотокатода 2 при различных толщинах рабочего слоя 24 фотокатода 2, где S $\binom{отн}{λ}$ при оптимальной толщине кривая А; S $\binom{отн}{λ}$ при толщине рабочего слоя меньше оптимальной кривая В; S $\binom{отн}{λ}$ при толщине рабочего слоя, превышающей оптимальную кривая Б.In FIG. Figure 3 shows the curve of the relative spectral sensitivity of photocathode 2 at various thicknesses of the working layer 24 of photocathode 2, where S $\binom{rel}{λ}$ at optimal thickness, curve A; S $\binom{rel}{λ}$ when the thickness of the working layer is less than optimal, curve B; S $\binom{rel}{λ}$ with a thickness of the working layer exceeding the optimal curve B.

На фиг. 4 схематично изображена камера герметизации вакуумного сборочного манипулятора, состоящая из источника 28 цезия и нагревателя 29. In FIG. 4 schematically shows a sealing chamber of a vacuum assembly manipulator, consisting of a cesium source 28 and a heater 29.

Работа устройства осуществляется следующим образом (фиг. 1). Объектив 1 формирует на фотокатоде 2 инфракрасное или видимое изображение объектов. Фотокатод 2 представляет собой гетероэпитаксиальную структуру, состоящую из рабочего слоя GaAs и буферного слоя Ga_0,5Al_0,5As, вплавленную во входное стеклянное окно 3. Фотокатод 2 преобразует оптическое изображение, сформированное на его поверхности, в электронное. Число электронов, эмиттируемых каждой точкой фотокатода, пропорционально ее освещенности. Благодаря ускоряющему полю, электроны поступают на входную поверхность микроканальной пластины (МКП) 4, в которой за счет вторичных эмиссионных процессов происходит усиление электронного изображения. Полученное усиленное электронное изображение с помощью ускоряющего напряжения, приложенного между выходом МКП 4 и люминесцентным экраном 5, возбуждает люминесцентный слой, вызывая свечение люминофора и, как следствие, появление на экране 5 перевернутого изображения наблюдаемых объектов. Для получения в плоскости наблюдения выходного окуляра 6 прямого изображения люминесцентный экран 5 нанесен на входную поверхность волоконно-оптического элемента 7, который поворачивает изображение на 180^о.The operation of the device is as follows (Fig. 1). The lens 1 forms on the photocathode 2 an infrared or visible image of objects. Photocathode 2 is a heteroepitaxial structure consisting of a GaAs working layer and a Ga _0.5 Al _0.5 As buffer layer, fused into the input glass window 3. Photocathode 2 converts an optical image formed on its surface into an electronic image. The number of electrons emitted by each point of the photocathode is proportional to its illumination. Due to the accelerating field, the electrons enter the input surface of the microchannel plate (MCP) 4, in which the electron image is amplified due to secondary emission processes. The obtained amplified electronic image by means of an accelerating voltage applied between the output of the MCP 4 and the luminescent screen 5 excites the luminescent layer, causing the phosphor to glow and, as a result, an inverted image of the observed objects appears on the screen 5. To obtain a direct image in the observation plane of the output eyepiece 6, a luminescent screen 5 is deposited on the input surface of the fiber optic element 7, which rotates the image 180 ^° .

В основу работы устройства положен внешний фотоэффект и для беспрепятственного движения электронов все основные элементы устройства (фотокатод 2, МКП 4 и экран 5) устанавливают в цилиндрическом корпусе 8, вакуумированном до остаточного давления Р 10^-10.10^-11 мм рт.ст. и состоящем из последовательно спаянных металлических элементов 9 и керамических элементов 10. Керамические элементы 10 обеспечивают надежную электрическую изоляцию, а металлические элементы 9 подвод соответствующих напряжений к основным элементам устройства (фокатоду 2, МКП 4 и экрану 5).The device’s operation is based on an external photoelectric effect and for the unhindered movement of electrons, all the main elements of the device (photocathode 2, MCP 4 and screen 5) are installed in a cylindrical housing 8 evacuated to a residual pressure of P 10 ^-10 .10 ^-11 mm Hg. and consisting of successively soldered metal elements 9 and ceramic elements 10. Ceramic elements 10 provide reliable electrical insulation, and metal elements 9 supply the corresponding voltages to the main elements of the device (focathode 2, MCP 4 and screen 5).

Для формирования указанных напряжений применяется встроенный источник питания, включающий низковольтный источник 11 питания, преобразователь 12 постоянного напряжения в переменное и умножитель 13 напряжения. For the formation of these voltages, a built-in power source is used, including a low-voltage power source 11, a DC / AC converter 12, and a voltage multiplier 13.

Способ изготовления оптического телескопического устройства состоит из следующих основных процессов:
1. Во входное окно 3 с помощью термокомпрессионной сварки вплавляют гетероэпитаксиальную структуру с последовательно нанесенными на ее поверхности просветляющим покрытием Si₃N4 и адгезионным SiO₂.A method of manufacturing an optical telescopic device consists of the following main processes:
1. A heteroepitaxial structure with the Si ₃ N4 antireflective coating and adhesive SiO _{2 is} successively deposited on its surface using the thermocompression welding.

2. Селективным химическим травлением последовательно стравливают подложку из GaAs и стопорный слой Ga_0,5Al_0,5As гетероэпитаксиальной структуры.2. Selective chemical etching sequentially etches the GaAs substrate and the Ga _0.5 Al _0.5 As retainer layer of the heteroepitaxial structure.

3. Производят прецизионное травление рабочего слоя из GaAs с одновременным оптическим контролем величины сигнала краевой фотолюминесценции со стороны буферного слоя Ga_0,5Al_0,5As (схема установки для прецизионного травления иллюстрируется фиг. 2). С этой целью входное окно 3 с присоединенной гетероэпитаксиальной структурой помещается в химическую кювету 21 с химическим травителем 22, а возбуждающее оптическое излучение в спектральном диапазоне Δλ 0,6.0,7 мкм формируется осветителем 23. Регистрация пика фотолюминесценции рабочего слоя 24 со стороны буферного слоя 25 осуществляется фотоприемным устройством 26, снабженным звуковой и световой сигнализацией 27. Сигнал подается при достижении текущего значения интенсивности краевой фотолюминесценции I_t (0,11.0,18)I_o, где I_o начальное значение интенсивности краевой фотолюминесценции. При этом условии обеспечивается оптимальная толщина рабочего слоя, при которой интегральная чувствительность фотокатода достигает максимального значения (кривая А, фиг. 3). Если толщина рабочего слоя отличается от оптимальной, то интегральная чувствительность уменьшается (кривые Б, В фиг. 3).3. Precise etching of the GaAs working layer is performed with simultaneous optical control of the edge photoluminescence signal from the side of the Ga _0.5 Al _0.5 As buffer layer (the setup scheme for precision etching is illustrated in Fig. 2). For this purpose, the input window 3 with the attached heteroepitaxial structure is placed in a chemical cell 21 with a chemical etchant 22, and exciting optical radiation in the spectral range Δλ 0.6.0.7 μm is generated by the illuminator 23. The photoluminescence peak of the working layer 24 is recorded from the side of the buffer layer 25 a photodetector 26 equipped with sound and light signaling 27. The signal is applied when the current value of the edge photoluminescence intensity I _t (0.11.0.18) I _{o is} reached, where I _{o is the} initial value of nsivnosti edge photoluminescence. Under this condition, the optimum thickness of the working layer is ensured, at which the integrated sensitivity of the photocathode reaches its maximum value (curve A, Fig. 3). If the thickness of the working layer differs from the optimum, then the integral sensitivity decreases (curves B, C in Fig. 3).

4. Фотокатод 2 помещают в герметичный химический бокс, наполненный инертным газом А или N и приводят процесс обработки поверхности фотокатода в инертной атмосфере в смеси изопропилового спирта с соляной кислотой с концентрацией соляной кислоты в диапазоне от 0,1 до 10 об. После завершения травления фотокатод 2 помещают в герметичный контейнеp и устанавливают в шлюзовую камеру вакуумного сборочного манипулятора, после чего откачивают камеру до остаточного давления Р 10^-7 мм рт.ст.4. Photocathode 2 is placed in a sealed chemical box filled with inert gas A or N and the process of surface treatment of the photocathode in an inert atmosphere in a mixture of isopropyl alcohol and hydrochloric acid with a concentration of hydrochloric acid in the range from 0.1 to 10 vol. After etching is completed, the photocathode 2 is placed in a sealed container and installed in the lock chamber of the vacuum assembly manipulator, after which the chamber is pumped to a residual pressure of P 10 ^-7 mm Hg.

5. Контейнер в шлюзовой камере открывают, извлекают фотокатод 2 и переносят его в камеру активации вакуумного сборочного манипулятора, шлюз перекрывают и откачивают камеру до остаточного давления Р 10^-10мм рт.ст.5. The container in the lock chamber is opened, the photocathode 2 is removed and transferred to the activation chamber of the vacuum assembly arm, the lock is closed and the chamber is pumped out to a residual pressure of P 10 ^-10 mm Hg.

6. Для очистки и обезгаживания поверхности рабочего слоя осуществляют в камере активации прогрев фотокатода 2 при температуре 470.550^оС. Фотокатод охлаждается до комнатной температуры.6. For purification and degassing of the working surface of the layer is carried out in the activation heating chamber 2 at a temperature of photocathode 470,550 ^C. The photocathode is cooled to room temperature.

7. С помощью токовых источников цезия и кислорода проводят активировку рабочего слоя фотокатода 2 путем осаждения слоя цезия и кислорода на поверхности рабочего слоя GaAs с одновременной регистрацией фототока. Процесс активировки завершается при достижении максимальной чувствительности фотокатода 2. После этого фотокатод прогревают при температуре 500-550^оС. Затем фотокатод охлаждают до комнатной температуры и проводят вторичную активировку фотокатода до получения максимальной фоточувствительности.7. Using current sources of cesium and oxygen, the working layer of the photocathode 2 is activated by deposition of the cesium and oxygen layer on the surface of the GaAs working layer with simultaneous registration of the photocurrent. Activation of the process ends when the maximum sensitivity of the photocathode 2. Thereafter, the photocathode is heated at a temperature of 500-550 ^C. The photocathode then cooled to room temperature and allowed secondary Activation of the photocathode to maximize photosensitivity.

8. Параллельно с подготовкой фотокатода 2 осуществляют подготовку корпуса 8 путем последовательного нанесения на торцевые поверхности корпуса 8 тонкопленочных металлических слоев (Cu и Cr) и тонкого слоя индиевого (In) припоя 14. 8. In parallel with the preparation of the photocathode 2, the casing 8 is prepared by sequentially depositing thin-film metal layers (Cu and Cr) and a thin layer of indium (In) solder 14 on the end surfaces of the casing 8.

9. Осуществляют селективную сборку корпуса 8 с МКП 4. Для обеспечения оптимальных выходных параметров и характеристик устройства необходимо, чтобы зазор между поверхностью фотокатода 2 и МКП 4 составлял 0,3 мм, а между МКП 4 и экраном 0,7 мм. С этой целью используют дополнительную калиброванную металлическую кольцевую прокладку 15, толщину которой рассчитывают для каждого конкретного устройства. Прокладку 15 устанавливают в металлическое кольцо 16 с установочной площадкой для этой прокладки. Затем МКП 4 устанавливают через прокладку 15 и кольцо 16 и полученную сборку устанавливают на соответствующем металлическом элементе 9 корпуса 8 и, вставляя пружинное кольцо 17, закрепляют МКП 4 на корпусе 8. 9. Carry out selective assembly of the housing 8 with the MCP 4. To ensure optimal output parameters and characteristics of the device, it is necessary that the gap between the surface of the photocathode 2 and MCP 4 is 0.3 mm, and between the MCP 4 and the screen 0.7 mm. For this purpose, an additional calibrated metal ring gasket 15 is used, the thickness of which is calculated for each specific device. The gasket 15 is installed in a metal ring 16 with a mounting pad for this gasket. Then, the MCP 4 is installed through the gasket 15 and the ring 16 and the resulting assembly is mounted on the corresponding metal element 9 of the housing 8 and, inserting the spring ring 17, fix the MCP 4 on the housing 8.

10. Помещают корпус 8 с установленной МКП 4 и волоконно-оптический элемент 7 с нанесенным на торцевой поверхности люминесцентным экраном 5, в камеру герметизации (фиг. 4) вакуумного сборочного манипулятора и откачивают камеру до остаточного давления Р 10^-10 мм рт.ст. Обрабатывают корпус 8 с МКП и волоконно-оптическим элементом 7 с экраном 5 в парах цезия, используя токовый источник 28 цезия до получения фотоэмиссии с поверхности обрабатываемых элементов на уровне 0,1.10 мкА/лм. Затем включают нагреватель 29 и прогревают корпус с МКП и волоконно-оптический элемент с экраном до температуры в диапазоне 100.350^оС в течение 1.5 ч, охлаждают до комнатной температуры и повторяют упомянутую обработку элементов с прогревом и охлаждением.10. Place the housing 8 with the MCP 4 installed and the fiber optic element 7 with a luminescent screen 5 deposited on the end surface in the sealing chamber (Fig. 4) of the vacuum assembly arm and pump the chamber to a residual pressure of P 10 ^-10 mm Hg. The casing 8 is machined with a MCP and a fiber-optic element 7 with a screen 5 in cesium vapor using a cesium current source 28 until photoemission from the surface of the treated elements is obtained at the level of 0.1.10 μA / lm. Then include the heater 29 and the heated body with the MCP and the fiber optic element with the screen to a temperature in the range of 100,350 ^{° C} for 1.5 hours, cooled to room temperature and repeat said processing elements with the heating and cooling.

11. Осуществляют финишную сборку устройства в камере герметизации. С этой целью фотокатод 2 из камеры активации вакуумного сборочного манипулятора переносят в камеру герметизации и устанавливают на верхнюю поверхность металлокерамического корпуса 8 с МКП 4 и проводят герметизацию устройства путем холодной сварки фотокатода 2 с корпусом 8 и волоконно-оптическим элементом 7 по индиевому припою 14. 11. Carry out the final assembly of the device in the sealing chamber. To this end, the photocathode 2 from the activation chamber of the vacuum assembly manipulator is transferred to the sealing chamber and mounted on the upper surface of the cermet casing 8 with MCP 4 and the device is sealed by cold welding of the photocathode 2 with the casing 8 and the fiber-optic element 7 by indium solder 14.

12. В камере герметизации проводят предварительный контроль основных выходных параметров устройства, после чего готовое устройство извлекают из вакуумного сборочного манипулятора. 12. In the sealing chamber, a preliminary control of the main output parameters of the device is carried out, after which the finished device is removed from the vacuum assembly manipulator.

13. Для автономного функционирования устройства необходимо подключить к металлическим элементам 9 корпуса 8 соответствующие ускоряющие напряжения. С этой целью на керамических кольцах 18 и 19 изготавливают встроенный источник питания, состоящий из низковольтного источника 11 напряжения, преобразователя 12 постоянного напряжения в переменное, выполненного на отдельном керамическом кольце 18 и умножителя 13 напряжения, выполненного на керамическом кольце 19. Затем преобразователь и умножитель герметизируют соответствующими компаундами 20, монтируют на выступающей из металлокерамического корпуса 8 цилиндрической поверхности волоконно-оптического элемента 7 и подключают соответствующие напряжения на металлические элементы 9 корпуса 8 устройства. 13. For the autonomous functioning of the device, it is necessary to connect the corresponding accelerating voltages to the metal elements 9 of the housing 8. To this end, an integrated power source is made on the ceramic rings 18 and 19, consisting of a low-voltage voltage source 11, a DC-to-AC converter 12, made on a separate ceramic ring 18, and a voltage multiplier 13, made on the ceramic ring 19. Then, the converter and the multiplier are sealed the corresponding compounds 20 are mounted on the cylindrical surface of the fiber-optic element 7 protruding from the ceramic-metal casing 8 and the corresponding voltage on the metal elements 9 of the housing 8 of the device.

14. После предварительной сборки устройство помещают в пластиковый корпус и заливают герметиком, закрывают кольцевой пластиковой крышкой и устанавливают устройство в корпус оптического телескопического устройства, подключают к нему низковольтный источник 11 напряжения и юстировкой входного объектива 1 и выходного объектива 1 и выходного окуляра 6 обеспечивают качественное выходное изображение. 14. After preliminary assembly, the device is placed in a plastic case and filled with sealant, closed with an annular plastic cover and the device is installed in the body of an optical telescopic device, a low-voltage voltage source 11 is connected to it, and alignment of the input lens 1 and output lens 1 and output eyepiece 6 provide a high-quality output picture.

Claims

1. An optical telescopic device containing an input lens, optically coupled respectively to an image intensifier, including a sealed cylindrical body of alternating metal and ceramic elements and with two metal end layers, in which between the GaAs-based photocathode and the fluorescent screen on the inner surface of the cylindrical fiber - an optical element, a microchannel plate is installed on the protrusion of the metal element, as well as an integrated power source, with chained with an image intensifier and located around the cylindrical surface of the fiber optic element and the output eyepiece, characterized in that an additional metal ring is inserted with an installation pad on one side of the ring and with a radial movement limiter in the form of an annular protrusion on the flat opposite side, and each metal the layer is made of thin-film and through the solder is connected, respectively, with the photocathode and the fiber-optic element, and the microchannel plate a cut of an additionally inserted ring is mounted on the corresponding metal element of the housing.

2. The device according to claim 1, characterized in that it further introduced a metal ring gasket located between the mounting pad of the metal ring and the microchannel plate.

3. The built-in power supply of the optical telescopic device, comprising a low-voltage voltage source in series, a DC-to-AC converter and at least one voltage multiplier, the electronic components of the converter and the multiplier being mounted on printed circuit boards and protected by compounds, characterized in that the boards are made of ceramic rings with hole diameters corresponding to the outer diameter of the optical fiber element of the telescopic optical whom device.

4. A method of manufacturing an optical telescopic device in which a GaAs-based photocathode is formed with an activating CsO coating, a microchannel plate is installed in a housing connected to a fiber optic element, after which assembly and connection are made in a sealed chamber, characterized in that before the assembly processes the assembly in the form of a fiber optic element with a luminescent screen, with a casing and a microchannel plate in cesium vapors with simultaneous control of photoemission of the deposited cesium layer on the casing and termination of processing upon reaching photoemission from the surface of the treated assembly in the range of 0.1 - 10 μA / lm, after which the said assembly is heated to 100 - 350 ^o C for 1 to 5 hours, cooled to room temperature and the above processing of the assembly is repeated with heating and cooling.

5. A method of manufacturing a photocathode the optical telescopic device, wherein the planar structure is formed comprising an optically transparent substrate and a layer of GaAs, GaAs activated layer by first heating in a vacuum at a pressure of 10 ^- ¹ ⁰ mm Hg, cooled to room temperature, applied to the first activating CsO coating to the maximum photosensitivity of the photocathode, heat the resulting structure to a temperature lower than the first heating, cool to room temperature, apply a second layer of CsO to the maximum photosensitivity photocathode, characterized in that after the formation of the planar structure it is treated in an inert atmosphere in a mixture of isopropyl alcohol with hydrochloric acid with a concentration of hydrochloric acid of 0.1 to 10 vol. %, after which the structure is transferred to vacuum with a residual pressure of not more than P = 10 ^- ⁷ mm Hg, and when the CaAs layer is activated, the first heating is carried out at 470 - 550 ^o C.

6. A method of manufacturing a photocathode, in which a buffer layer of Ga ₀ _, ₅ Al ₀ _, ₅ As and a working layer of GaAs are formed on a transparent substrate, after which the working layer is controlled, characterized in that the control is carried out simultaneously with chemical etching of the working layer by excitation by the buffer layer optical radiation in the spectral range Δλ = 0,6-0,7 micron edge photoluminescence working layer and recording initial values and the current I _o I _t edge photoluminescence intensities, and the etching process stops etc. Provided _{I t = (0,11 - 0,18)} I o.