RU2780041C1

RU2780041C1 - Microchannel plate

Info

Publication number: RU2780041C1
Application number: RU2021125561A
Authority: RU
Inventors: Сергей Аврамович Кесаев; Николай Иосифович Беспалко; Владимир Александрович Рахманин; Виктор Анатольевич Гавриленко
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью «КАТОД»
Filing date: 2021-08-31
Publication date: 2022-09-19

Abstract

FIELD: electronics.

SUBSTANCE: invention relates to the field of photoelectronic devices and can be used to manufacture of microchannel plates used in photoelectronic devices for electron multiplication. Microchannel plate comprises a microchannel matrix made of glass and provided with an input and output surfaces, as well as an input electrode layer and an output electrode layer, said layers being conductive and covering the input and output surfaces of the microchannel matrix, respectively. The microchannel plate also comprises a transparent layer covering the input electrode layer, wherein the transparent layer is made with a thickness of 500 to 700 angstroms of magnesium oxide, or silicon oxide, or aluminium oxide.

EFFECT: possibility of reducing the photocathode photoemission caused by reflected light.

5 cl, 2 dwg

Description

Техническое решение относится к области фотоэлектронных приборов и может быть использовано для изготовления микроканальных пластин, используемых в фотоэлектронных приборах для умножения электронов.The technical solution relates to the field of photoelectronic devices and can be used for the manufacture of microchannel plates used in photoelectronic devices for electron multiplication.

Как известно, микроканальная пластина представляет собой устройство для умножения электронов и, соответственно, усиления фототока в фотоэлектронном приборе. Микроканальная пластина содержит выполненную из стекла тонкую матрицу микроканалов, представляющую собой пластину с торцевыми поверхностями и с множеством сквозных микроскопических каналов, проходящих от одной торцевой поверхности к другой торцевой поверхности под определенным углом. Для работы в фотоэлектронном приборе микроканальную пластину располагают между фотокатодом и анодом (приемником выходного сигнала) таким образом, что одна торцевая поверхность матрицы микроканалов, являющаяся ее входной поверхностью, обращена к фотокатоду, а другая торцевая поверхность матрицы микроканалов, являющаяся ее выходной поверхностью, обращена к аноду (приемнику выходного сигнала). Микроканальная пластина также содержит входной и выходной контактные электроды, которые сформированы, соответственно, на входной и выходной поверхностях матрицы микроканалов в виде тонких электропроводных слоев из металлических материалов и предназначены для подачи на них питающего напряжения с целью формирования в микроканалах матрицы электрического поля, необходимого для работы микроканальной пластины в фотоэлектронном приборе. В большинстве вариантов конструктивных решений фотоэлектронных приборов слои контактных электродов выполняют из хрома или никель-хромовых сплавов или из титана. Слои контактных электродов на входе и на выходе в микроканалы матрицы обычно заглублены на небольшое расстояние, равное от 0,2 до 3,0 величины диаметра микроканала, что обусловлено обычно применяемыми технологическими способами формирования электродных слоев микроканальной пластины.As is known, a microchannel plate is a device for multiplying electrons and, accordingly, amplifying the photocurrent in a photoelectronic device. The microchannel plate contains a thin matrix of microchannels made of glass, which is a plate with end surfaces and a plurality of through microscopic channels passing from one end surface to another end surface at a certain angle. To work in a photoelectronic device, a microchannel plate is placed between the photocathode and the anode (output signal receiver) in such a way that one end surface of the microchannel array, which is its input surface, faces the photocathode, and the other end surface of the microchannel array, which is its output surface, faces anode (output signal receiver). The microchannel plate also contains input and output contact electrodes, which are formed, respectively, on the input and output surfaces of the matrix of microchannels in the form of thin electrically conductive layers of metallic materials and are designed to supply voltage to them in order to form an electric field in the microchannels of the matrix, which is necessary for operation. microchannel plate in a photoelectronic device. In most variants of design solutions for photoelectronic devices, the layers of contact electrodes are made of chromium or nickel-chromium alloys or titanium. The layers of contact electrodes at the input and output of the microchannels of the matrix are usually deepened to a small distance equal to 0.2 to 3.0 of the microchannel diameter, which is due to the commonly used technological methods for forming the electrode layers of the microchannel plate.

При работе фотоэлектронного прибора фотокатод, под воздействием падающего на него светового потока, эмитирует в вакуумное пространство фотоэлектроны, которые под действием приложенного электрического поля двигаются в направлении к приемнику выходного сигнала. В электронно-оптическом преобразователе таким приемником выходного сигнала является, как известно, люминесцентный экран, на котором формируется оптическое (видимое глазом) изображение объекта, излучающего световой поток.When the photoelectronic device is operating, the photocathode, under the influence of the light flux incident on it, emits photoelectrons into the vacuum space, which, under the action of the applied electric field, move towards the output signal receiver. In an electron-optical converter, such an output signal receiver is, as is known, a luminescent screen, on which an optical (visible to the eye) image of an object emitting a luminous flux is formed.

Двигаясь от фотокатода к приемнику выходного сигнала, фотоэлектроны попадают в микроканалы матрицы микроканальной пластины со стороны ее входной, то есть, обращенной к фотокатоду и открытой поверхности и, ударяясь о стенки микроканалов, вызывают многократную генерацию вторичных электронов, за счет чего на выходе из микроканалов обеспечивается усиление электронного потока. Для дополнительного усиления электронного потока и, соответственно, повышения коэффициента усиления микроканальной пластины на ее поверхностях со стороны входа, в том числе, на поверхности стенок микроканалов матрицы, выполняют слои из материалов с высоким коэффициентом вторичной эмиссии.Moving from the photocathode to the output signal receiver, the photoelectrons enter the microchannels of the microchannel plate matrix from its input side, that is, facing the photocathode and the open surface, and, hitting the walls of the microchannels, cause multiple generation of secondary electrons, due to which, at the output of the microchannels, amplification of the electron flow. To further enhance the electron flow and, accordingly, increase the gain of the microchannel plate, on its surfaces from the input side, including on the surface of the walls of the matrix microchannels, layers are made of materials with a high secondary emission coefficient.

Из практики известно, что некоторая часть падающего на полупрозрачный фотокатод светового потока, соответствующего спектральному диапазону чувствительности фотокатода, проходит сквозь фотокатод в вакуумное пространство фотоэлектронного прибора, где отражается от входной поверхности микроканальной пластины. Отраженный свет попадает обратно на фотокатод, в результате чего фотокатод испускает так называемые «паразитные», то есть, вызванные отраженным светом, фотоэлектроны. В электронно-оптическом преобразователе, особенно при сильном освещении фотокатода, такие «паразитные» фотоэлектроны способствуют появлению светящегося ореола или, другими словами, гало (светящейся кольцевой области) вокруг сильного светового пятна на экранном изображении и ухудшают частотно-контрастную характеристику экранного изображения.From practice, it is known that some part of the light flux incident on a semitransparent photocathode, corresponding to the spectral sensitivity range of the photocathode, passes through the photocathode into the vacuum space of the photoelectronic device, where it is reflected from the input surface of the microchannel plate. The reflected light hits the photocathode back, as a result of which the photocathode emits so-called "spurious", that is, photoelectrons caused by the reflected light. In an image converter, especially under strong illumination of the photocathode, such "stray" photoelectrons contribute to the appearance of a luminous halo or, in other words, a halo (luminous annular region) around a strong light spot on the screen image and degrade the frequency-contrast response of the screen image.

Решению проблем, вызванных отраженным светом, а именно, проблеме подавления гало и улучшению контраста и разрешения изображения на экране электронно-оптического преобразователя (усилителя изображения) посвящено техническое решение микроканальной пластины, известное из публикации US5923120 (A) «Microchannel plate with a transparent conductive film on an electron input surface of a dynode» (Микроканальная пластина с прозрачной проводящей пленкой на поверхности ввода электронов динода), заявитель HAMAMATSU PHOTONICS KK (JP), МПК G01J1/00; G01T1/20; H01J1/32; H01J31/50; H01J43/10; H01J43/12; H01J43/24; H01J43/28; H01J43/04. Данное известное техническое решение микроканальной пластины принято в качестве ближайшего аналога заявляемого технического решения микроканальной пластины.Solving the problems caused by reflected light, namely, the problem of suppressing the halo and improving the contrast and resolution of the image on the screen of the image intensifier (image intensifier), is devoted to the technical solution of the microchannel plate, known from the publication US5923120 (A) "Microchannel plate with a transparent conductive film on an electron input surface of a dynode” (Microchannel plate with a transparent conductive film on the electron input surface of the dynode), applicant HAMAMATSU PHOTONICS KK (JP), IPC G01J1 / 00; G01T1/20; H01J1/32; H01J31/50; H01J43/10; H01J43/12; H01J43/24; H01J43/28; H01J43/04. This well-known technical solution of the microchannel plate is accepted as the closest analogue of the claimed technical solution of the microchannel plate.

Из публикации US5923120 (A) известно, что используемая в усилителе изображения микроканальная пластина содержит динод с поверхностью падения электронов (то есть, входной поверхностью) и выходной поверхностью электронов, противоположной упомянутой поверхности падения электронов (то есть, выходной поверхностью). Причем динод сформирован в виде матрицы с множеством каналов, расположенных для прохождения электронов между указанной поверхностью падения электронов и указанной поверхностью выхода электронов. Известная микроканальная пластина также содержит электродный слой из проводящего материала, сформированный на входной поверхности упомянутого микроканального динода, который пропускает свет, падающий на открытую поверхность указанного электродного слоя, и имеет показатель преломления ниже, чем у материала, составляющего динод. В известном техническом решении микроканальной пластины электродный слой может быть изготовлен, что предпочтительно, из пленки ITO (индия-олова-оксида (In₂O₃ и SnO₂)) или из пленки NESA (оксида олова SnO₂).It is known from US5923120(A) that a microchannel plate used in an image intensifier comprises a dynode with an electron incidence surface (i.e., entry surface) and an electron exit surface opposite said electron incidence surface (i.e., exit surface). Moreover, the dynode is formed in the form of a matrix with a plurality of channels located for the passage of electrons between the specified electron incidence surface and the specified electron exit surface. Known microchannel plate also contains an electrode layer of conductive material formed on the input surface of said microchannel dynode, which transmits light incident on the exposed surface of the specified electrode layer, and has a refractive index lower than that of the material constituting the dynode. In the known microchannel plate technology, the electrode layer can preferably be made from an ITO (Indium Tin Oxide (In ₂ O ₃ and SnO ₂ )) film or a NESA (Tin Oxide SnO ₂ ) film.

Авторами изобретения, ближайшего аналога, на экранах различных усилителей изображения были измерены параметры гало, которые окружали световые пятна, являющиеся экранными изображениями падающих на фотокатоды световых потоков. А именно, были измерены параметры гало на экранах усилителей изображения с микроканальными пластинами, в которых электродный слой выполнен из пленки ITO и из пленки Inconel (Inconel - семейство аустенитных никель-хромовых жаропрочных сплавов). Для этого с помощью оптической системы с ПЗС-камерой (ПЗС - прибор с зарядовой связью) с экранов соответствующих усилителей изображения были сделаны цифровые снимки данных световых пятен и окружающих их гало. При съемке экспозиция устанавливалась таким образом, чтобы яркость светового пятна на экране усилителя изображения была равна 100 %-ной яркости на его цифровом изображении, то есть, соответствовала уровню насыщения ПЗС. На цифровых изображениях световых пятен и окружающих их гало были измерены внешние радиусы W90, W50 и W5 гало (то есть, радиусы областей гало, уменьшенные на величину радиуса светового пятна), соответствующие значениям яркости 5%, 50% и 90% от уровня насыщения ПЗС (см. фигуры 9 (a), 9 (b) в публикации патента US5923120 (A)). Размеры внешних радиусов W90, W50 и W5 гало, представленного на экране усилителя изображения с микроканальной пластиной, в которой электродный слой выполнен из пленки ITO, составляли порядка 200 мкм, 300 мкм и 2000 мкм соответственно. Для сравнения, размеры внешних радиусов W90, W50 и W5 гало, представленного на экране усилителя изображения с микроканальной пластиной, в которой электродный слой был выполнен из пленки Inconel, были больше и составляли порядка 300 мкм, 400 мкм и 3350 мкм соответственно (см. диаграммы на фигуре 10 в публикации патента US5923120 (A)).The authors of the invention, the closest analogue, measured the parameters of the halo on the screens of various image intensifiers, which surrounded the light spots, which are screen images of the light fluxes incident on the photocathodes. Namely, halo parameters were measured on the screens of image intensifiers with microchannel plates, in which the electrode layer is made of an ITO film and an Inconel film (Inconel is a family of austenitic nickel-chromium heat-resistant alloys). To do this, using an optical system with a CCD camera (CCD - charge-coupled device), digital images of these light spots and their surrounding halos were taken from the screens of the corresponding image intensifiers. When shooting, the exposure was set in such a way that the brightness of the light spot on the screen of the image intensifier was equal to 100% brightness on its digital image, that is, it corresponded to the saturation level of the CCD. On digital images of light spots and their surrounding halos, the outer radii W90, W50 and W5 of the halo (that is, the radii of the halo regions reduced by the value of the light spot radius) were measured, corresponding to brightness values of 5%, 50% and 90% of the CCD saturation level (See Figures 9(a), 9(b) in US Patent Publication US5923120(A)). The dimensions of the outer radii W90, W50, and W5 of the halo shown on the image intensifier screen with a microchannel plate in which the electrode layer is made of an ITO film were about 200 μm, 300 μm, and 2000 μm, respectively. For comparison, the dimensions of the outer radii W90, W50, and W5 of the halo shown on the image intensifier screen with a microchannel plate in which the electrode layer was made of Inconel film were larger and amounted to about 300 µm, 400 µm, and 3350 µm, respectively (see diagrams in figure 10 in patent publication US5923120 (A)).

Таким образом, при использовании в усилителе изображения известное техническое решение микроканальной пластины, ближайший аналог, способствует устранению недостатков изображения, которые вызваны негативным влиянием отраженного света, а именно, в некоторой степени подавляет гало и улучшает контраст и разрешение изображения на экране усилителя изображения.Thus, when used in an image intensifier, the known technical solution of a microchannel plate, the closest analogue, helps to eliminate image imperfections caused by the negative effect of reflected light, namely, to some extent suppresses the halo and improves the contrast and resolution of the image on the screen of the image intensifier.

Недостаток технического решения ближайшего аналога обусловлен тем, что материал, из которого формируют электродный слой, одновременно должен обладать несколькими свойствами, а именно, быть электрически проводящим, пропускать свет, падающий на открытую поверхность указанного электродного слоя, и иметь показатель преломления ниже, чем у материала, составляющего микроканальный динод. Такие специальные, относительно жесткие требования к свойствам материала электродного слоя существенно ограничивают перечень материалов и соответствующих способов нанесения этих материалов на поверхность, которые в данном техническом решении могут быть пригодны для выполнения электродного слоя на входной стороне микроканальной пластины. Вместе с этим, такие специальные требования к свойствам материала электродного слоя уменьшают количество конструктивный модификаций фотоэлектронных приборов, в которых микроканальная пластина, изготовленная по техническому решению ближайшего аналога, может быть применена. В практике серийного и массового производства микроканальных пластин указанные обстоятельства приводят к расширению номенклатуры изготавливаемых микроканальных пластин и, соответственно, к увеличению разнообразия технологических операций в процессе их изготовления, тем самым, уменьшают степень унификации процесса изготовления микроканальной пластины и фотоэлектронных приборов в целом.The disadvantage of the technical solution of the closest analogue is due to the fact that the material from which the electrode layer is formed must simultaneously have several properties, namely, be electrically conductive, transmit light incident on the open surface of the specified electrode layer, and have a refractive index lower than that of the material , constituting the microchannel dynode. Such special, relatively stringent requirements for the properties of the material of the electrode layer significantly limit the list of materials and the corresponding methods of applying these materials to the surface, which in this technical solution may be suitable for making the electrode layer on the input side of the microchannel plate. At the same time, such special requirements for the properties of the material of the electrode layer reduce the number of structural modifications of photoelectronic devices in which a microchannel plate manufactured according to the technical solution of the closest analogue can be used. In the practice of serial and mass production of microchannel plates, these circumstances lead to an expansion of the range of manufactured microchannel plates and, accordingly, to an increase in the variety of technological operations in the process of their manufacture, thereby reducing the degree of unification of the manufacturing process of a microchannel plate and photoelectronic devices in general.

Другой недостаток технического решения ближайшего аналога связан с тем, что возможные и предпочтительные варианты изготовления на стеклянной поверхности динода электродного слоя из пленки ITO (пленки индия-олова-оксида из In₂O₃ и SnO₂) или из пленки NESA (оксида олова SnO₂) предполагают осуществление технологического процесса при температуре не менее 450°С. Соответственно этому, в процессе изготовления электродного слоя микроканальный динод также неизбежно подвергается нагреванию до температуры не менее 450°С. Такое нагревание влечет за собой изменение свойств стекла, из которого выполнен микроканальный динод, в том числе, изменение параметра его электрической проводимости. В результате изменения электрической проводимости стекла предварительно рассчитанные рабочие параметры микроканальной пластины (в частности, геометрические параметры микроканального динода (матрицы), сила потребляемого микроканальной пластиной тока) с большой вероятностью могут оказаться не оптимальными для возможности обеспечения требуемых эксплуатационных характеристик микроканальной пластины, в том числе, коэффициента усиления МКП. Данное обстоятельство уменьшает степень надежности микроканальной пластины и процесса ее изготовления.Another drawback of the technical solution of the closest analogue is related to the fact that possible and preferred options for manufacturing an electrode layer on the glass surface of the dynode from an ITO film (indium-tin-oxide film from In ₂ O ₃ and SnO ₂ ) or from a NESA film (tin oxide SnO ₂ ) assume the implementation of the technological process at a temperature of at least 450°C. Accordingly, in the process of manufacturing the electrode layer, the microchannel dynode is also inevitably subjected to heating to a temperature of at least 450°C. Such heating entails a change in the properties of the glass from which the microchannel dynode is made, including a change in the parameter of its electrical conductivity. As a result of a change in the electrical conductivity of glass, the previously calculated operating parameters of the microchannel plate (in particular, the geometric parameters of the microchannel dynode (matrix), the strength of the current consumed by the microchannel plate) with a high probability may not be optimal to be able to provide the required performance characteristics of the microchannel plate, including MCP amplification factor. This circumstance reduces the degree of reliability of the microchannel plate and its manufacturing process.

Другим недостатком возможного варианта выполнения электродного слоя из пленки ITO или из пленки NESA является то, что данные пленки неустойчивы к воздействию эмитируемых фотокатодом первичных электронов и довольно быстро разлагаются под их воздействием, что также уменьшает степень надежности микроканальной пластины.Another disadvantage of the possible embodiment of the electrode layer made of ITO film or NESA film is that these films are unstable to the action of primary electrons emitted by the photocathode and decompose rather quickly under their influence, which also reduces the degree of reliability of the microchannel plate.

Техническая проблема, на решение которой направлено заявляемое техническое решение микроканальной пластины, заключается в уменьшении яркости гало на экранном изображении и повышения частотно-контрастной характеристики изображения на экране электронно-оптического преобразователя при одновременном повышении степени унификации процесса изготовления микроканальной пластины, повышении степени надежности микроканальной пластины и процесса ее изготовления.The technical problem to be solved by the claimed technical solution of the microchannel plate is to reduce the brightness of the halo on the screen image and increase the frequency-contrast characteristics of the image on the screen of the electron-optical converter while increasing the degree of unification of the manufacturing process of the microchannel plate, increasing the degree of reliability of the microchannel plate and its manufacturing process.

Указанная техническая проблема решается техническим решением микроканальной пластины, которая содержит выполненную из стекла и имеющую входную и выходную поверхности матрицу микроканалов, а также слой входного электрода и слой выходного электрода, которые являются электропроводными и покрывают, соответственно, входную и выходную поверхности матрицы микроканалов, причем стенки микроканалов матрицы обладают электропроводностью и способностью к вторичной электронной эмиссии, при этом согласно заявляемого технического решения упомянутая микроканальная пластина содержит прозрачный слой, который покрывает слой входного электрода.The specified technical problem is solved by the technical solution of a microchannel plate, which contains a matrix of microchannels made of glass and having input and output surfaces, as well as an input electrode layer and an output electrode layer, which are electrically conductive and cover, respectively, the input and output surfaces of the microchannel array, and the walls matrix microchannels have electrical conductivity and the ability for secondary electron emission, while according to the proposed technical solution, said microchannel plate contains a transparent layer that covers the input electrode layer.

В отличие от технического решения ближайшего аналога, в котором слой входного электрода должен быть прозрачным, в заявленном техническом решении микроканальной пластины электропроводный слой входного электрода возможно выполнить из материала с высоким коэффициентом отражения света. Вместе с этим, в заявленном техническом решении микроканальной пластины слой входного электрода покрыт прозрачным слоем, который, соответственно, образует входную поверхность микроканальной пластины. Благодаря такому выполнению покрытия на входной поверхности стеклянной матрицы микроканалов становится возможным при определенной толщине прозрачного слоя существенно уменьшить, за счет интерференции отраженных от границ прозрачного слоя световых волн, результирующую интенсивность отраженного от входной поверхности микроканальной пластины света определенных длин волн, в том числе, света в диапазоне наибольшего светопропускания и чувствительности фотокатода, предполагаемого для работы в составе фотоэлектронного прибора совместно с заявляемой микроканальной пластиной. Соответственно этому, при работе микроканальной пластины в составе фотоэлектронного прибора меньшее количество отраженного света попадет на фотокатод и вызовет его «паразитную» фотоэмиссию. Таким образом, заявленное техническое решение микроканальной пластины при ее работе в составе фотоэлектронного прибора позволяет существенно снизить вызванную отраженным светом фотоэмиссию фотокатода, что является техническим результатом заявленного технического решения микроканальной пластины. Данный технический результат уменьшает яркость гало на экранном изображении и повышает частотно-контрастную характеристику изображения на экране электронно-оптического преобразователя, то есть, решает соответствующую проблему заявленного технического решения.In contrast to the technical solution of the closest analogue, in which the input electrode layer must be transparent, in the claimed technical solution of the microchannel plate, the electrically conductive layer of the input electrode can be made of a material with a high light reflection coefficient. At the same time, in the claimed technical solution of the microchannel plate, the input electrode layer is covered with a transparent layer, which, accordingly, forms the input surface of the microchannel plate. Due to such a coating on the input surface of the glass matrix of microchannels, it becomes possible, at a certain thickness of the transparent layer, to significantly reduce, due to the interference of light waves reflected from the boundaries of the transparent layer, the resulting intensity of light reflected from the input surface of the microchannel plate of certain wavelengths, including light in the range of the highest light transmission and sensitivity of the photocathode intended for operation as part of a photoelectronic device together with the claimed microchannel plate. Accordingly, during the operation of a microchannel plate as part of a photoelectronic device, a smaller amount of reflected light will fall on the photocathode and cause its “parasitic” photoemission. Thus, the claimed technical solution of the microchannel plate during its operation as part of a photoelectronic device can significantly reduce the photoemission of the photocathode caused by reflected light, which is the technical result of the claimed technical solution of the microchannel plate. This technical result reduces the brightness of the halo on the screen image and increases the frequency-contrast characteristic of the image on the screen of the electro-optical converter, that is, it solves the corresponding problem of the claimed technical solution.

Вместе с этим, в отличие от технического решения ближайшего аналога, заявленное техническое решение микроканальной пластины позволяет обеспечить более высокую степень унификации процесса изготовления микроканальной пластины. Это обусловлено тем, что в заявленном техническом решении микроканальной пластины не требуется, чтобы материал слоя входного электрода обладал какими либо другими особыми свойствами, кроме способности к достаточной электропроводности. Поэтому слой входного электрода может быть сформирован из тех же металлических материалов, которые обычно используют для формирования слоя входного электрода микроканальных пластин в большинстве конструктивных модификаций фотоэлектронных приборов. Вместе с этим, металлические материалы, как известно, имеют большой коэффициент отражения света. Следовательно, процесс изготовления микроканальной пластины в соответствии с заявленным техническим решением может быть осуществлен в условиях серийного и массового производства без дополнительного расширения номенклатуры изделий и, соответственно, без дополнительного увеличения разнообразия технологических операций, что является техническим результатом заявленного технического решения микроканальной пластины, решающим проблему повышения степени унификации процесса изготовления микроканальной пластины.At the same time, in contrast to the technical solution of the closest analogue, the claimed technical solution of the microchannel plate allows for a higher degree of unification of the manufacturing process of the microchannel plate. This is due to the fact that the claimed technical solution of the microchannel plate does not require that the material of the input electrode layer has any other special properties, except for the ability to conduct sufficient electrical conductivity. Therefore, the input electrode layer can be formed from the same metallic materials that are usually used to form the input electrode layer of microchannel plates in most design modifications of photoelectronic devices. Along with this, metallic materials are known to have a high light reflectance. Therefore, the manufacturing process of the microchannel plate in accordance with the claimed technical solution can be carried out in serial and mass production without additional expansion of the product range and, accordingly, without additional increase in the variety of technological operations, which is the technical result of the claimed technical solution of the microchannel plate, solving the problem of increasing the degree of unification of the microchannel plate manufacturing process.

Таким образом, заявленное техническое решение микроканальной пластины решает проблему уменьшения яркости гало на экранном изображении и повышения частотно-контрастной характеристики изображения на экране электронно-оптического преобразователя при одновременном повышении степени унификации процесса изготовления микроканальной пластины.Thus, the claimed technical solution of the microchannel plate solves the problem of reducing the brightness of the halo on the screen image and increasing the frequency-contrast characteristics of the image on the screen of the electron-optical converter while increasing the degree of unification of the manufacturing process of the microchannel plate.

Вместе с этим, в отличие от технического решения ближайшего аналога, слой входного электрода из металлического материала и прозрачный слой могут быть сформированы способами, не требующими нагревания до высоких температур, например, методом термического испарения в вакууме или электронно-лучевым методом. При применении таких способов формирования слоев в процессе изготовления микроканальной пластины стеклянная матрица микроканалов не подвергается температурному воздействию, которое могло бы привести к изменению свойств стекла микроканальной матрицы, в том числе, параметра его электрической проводимости. В свою очередь, сохранение, по меньшей мере, параметра проводимости стекла микроканальной матрицы в процессе изготовления микроканальной пластины обеспечивает оптимальность значений и величин рабочих параметров готовой микроканальной пластины (в частности, геометрических параметров микроканальной матрицы, силы потребляемого микроканальной пластиной тока), которые обычно рассчитывают предварительно на стадии проектирования конструкции и технологического процесса изготовления микроканальной пластины. Таким образом, заявленное техническое решение микроканальной пластины позволяет обеспечить заданные эксплуатационные характеристики, в том числе, заданный коэффициент усиления микроканальной пластины в результате ее изготовления, что является техническим результатом заявленного технического решения микроканальной пластины. Данный технический результат решает техническую проблему повышения надежности микроканальной пластины и процесса ее изготовления.At the same time, in contrast to the technical solution of the closest analogue, the input electrode layer of a metallic material and the transparent layer can be formed by methods that do not require heating to high temperatures, for example, by vacuum thermal evaporation or an electron beam method. When using such methods of forming layers in the process of manufacturing a microchannel plate, the glass matrix of microchannels is not subjected to temperature effects, which could lead to a change in the properties of the glass of the microchannel matrix, including its electrical conductivity parameter. In turn, the preservation of at least the conductivity parameter of the glass of the microchannel matrix in the process of manufacturing the microchannel plate ensures the optimal values and values of the operating parameters of the finished microchannel plate (in particular, the geometric parameters of the microchannel matrix, the strength of the current consumed by the microchannel plate), which are usually calculated in advance. at the stage of designing the structure and the technological process of manufacturing a microchannel plate. Thus, the claimed technical solution of the microchannel plate allows to provide the specified performance characteristics, including the specified gain of the microchannel plate as a result of its manufacture, which is the technical result of the claimed technical solution of the microchannel plate. This technical result solves the technical problem of increasing the reliability of the microchannel plate and its manufacturing process.

Вместе с этим, в заявленном техническом решении слой, образующий входную поверхность микроканальной пластины, то есть, ту поверхность, которая обращена к фотокатоду и открыта для падающих на нее фотоэлектронов, может быть сформирован из более устойчивых к электронной бомбардировке материалов, чем пленки ITO или NESA, которые, предпочтительно, образуют входную поверхность микроканальной пластины в техническом решении ближайшего аналога. За счет этого заявленное техническое решение микроканальной пластины позволяет обеспечить заданные эксплуатационные характеристики в течение более длительного срока эксплуатации микроканальной пластины в фотоэлектронном приборе, что является техническим результатом заявленного технического решения микроканальной пластины. Данный технический результат также решает техническую проблему повышения надежности микроканальной пластины.At the same time, in the claimed technical solution, the layer that forms the input surface of the microchannel plate, that is, the surface that faces the photocathode and is open to photoelectrons incident on it, can be formed from materials more resistant to electron bombardment than ITO or NESA films. , which preferably form the input surface of the microchannel plate in the technical solution of the closest analogue. Due to this, the claimed technical solution of the microchannel plate allows to provide the specified performance characteristics for a longer service life of the microchannel plate in a photoelectronic device, which is the technical result of the claimed technical solution of the microchannel plate. This technical result also solves the technical problem of increasing the reliability of the microchannel plate.

Таким образом, заявленное техническое решение микроканальной пластины позволяет уменьшить яркость гало на экранном изображении и повысить частотно-контрастную характеристику изображения на экране электронно-оптического преобразователя и, одновременно с этим, повысить степень унификации процесса изготовления микроканальной пластины и степень надежности микроканальной пластины и процесса ее изготовления. То есть, заявленное техническое решение микроканальной пластины решает техническую проблему, на решение которой оно направлено.Thus, the claimed technical solution of the microchannel plate makes it possible to reduce the brightness of the halo on the screen image and increase the frequency-contrast characteristic of the image on the screen of the electron-optical converter and, at the same time, increase the degree of unification of the manufacturing process of the microchannel plate and the degree of reliability of the microchannel plate and its manufacturing process. . That is, the claimed technical solution of the microchannel plate solves the technical problem to which it is directed.

Вместе с этим, реализация заявляемого технического решения микроканальной пластины расширяет арсенал средств аналогичного с ближайшим аналогом назначения, а именно, средств, предназначенных для уменьшения яркости гало на экранном изображении и повышения частотно-контрастной характеристики изображения на экране электронно-оптического преобразователя.At the same time, the implementation of the proposed technical solution of the microchannel plate expands the arsenal of tools similar to the closest analogue of purpose, namely, tools designed to reduce the brightness of the halo on the screen image and increase the frequency-contrast characteristics of the image on the screen of the electron-optical converter.

В частных случаях реализации технического решения заявляемой микроканальной пластины прозрачный слой может быть сформирован толщиной от 500 ангстрем до 700 ангстрем из оксида магния или оксида кремния или оксида алюминия, а слой входного электрода сформирован из хрома или никель-хромового сплава или титана. Данные частные случаи реализации микроканальной пластины позволяют существенно уменьшить количество отраженного от входной поверхности микроканальной пластины света в диапазоне длин волн от 600 нм до 950 нм, что соответствует диапазону наибольшей чувствительности и высокого светопропускания многощелочных и арсенид-галлиевых фотокатодов. Таким образом, данные частные случаи реализации микроканальной пластины, при их применении в электронно-оптическом преобразователе с многощелочным или арсенид-галлиевым фотокатодом, позволяют существенно уменьшить вызванную отраженным светом фотоэмиссию фотокатода и, тем самым, уменьшить яркость гало на экранном изображении и повысить частотно-контрастную характеристику изображения на экране электронно-оптического преобразователя.In particular cases of implementation of the technical solution of the claimed microchannel plate, the transparent layer can be formed from 500 angstroms to 700 angstroms thick from magnesium oxide or silicon oxide or aluminum oxide, and the input electrode layer is formed from chromium or nickel-chromium alloy or titanium. These particular cases of microchannel plate implementation allow to significantly reduce the amount of light reflected from the input surface of the microchannel plate in the wavelength range from 600 nm to 950 nm, which corresponds to the range of the highest sensitivity and high light transmission of multi-alkali and gallium arsenide photocathodes. Thus, these special cases of the implementation of a microchannel plate, when used in an electron-optical converter with a multi-alkali or gallium arsenide photocathode, can significantly reduce the photocathode photoemission caused by reflected light and, thereby, reduce the brightness of the halo on the screen image and increase the frequency-contrast characteristic of the image on the screen of the electron-optical converter.

В частном случае реализации технического решения заявляемой микроканальной пластины прозрачный слой, который покрывает слой входного электрода, может иметь высокий коэффициент вторичной эмиссии и дополнительно покрывать внутренние стенки микроканалов матрицы на различную глубину, например, на глубину, равную по величине от 2 до 5 диаметров микроканалов. При работе микроканальной пластины в составе фотоэлектронного прибора такое техническое решение позволяет дополнительно увеличить степень эмиссии вторичных электронов со стенок микроканалов матрицы и, тем самым, дополнительно повысить коэффициент усиления микроканальной пластины, а также, отношение сигнал/шум фотоэлектронного прибора с применением МКП. В отличие от заявленного технического решения, техническое решение ближайшего аналога не позволяет дополнительно повысить данные параметры, так как электрически проводящий слой на входной поверхности матрицы микроканалов не характеризуется высоким коэффициентом вторичной эмиссии.In a particular case of implementation of the technical solution of the proposed microchannel plate, the transparent layer that covers the input electrode layer can have a high secondary emission coefficient and additionally cover the inner walls of the matrix microchannels to different depths, for example, to a depth equal to 2 to 5 microchannel diameters. When a microchannel plate is used as part of a photoelectronic device, such a technical solution makes it possible to further increase the degree of emission of secondary electrons from the walls of the matrix microchannels and, thereby, further increase the gain of the microchannel plate, as well as the signal-to-noise ratio of a photoelectronic device using MCP. Unlike the claimed technical solution, the technical solution of the closest analogue does not allow to further increase these parameters, since the electrically conductive layer on the input surface of the microchannel array is not characterized by a high secondary emission coefficient.

Частный случай реализации технического решения заявляемой микроканальной пластины, когда прозрачный слой, который покрывает слой входного электрода, имеет высокий коэффициент вторичной эмиссии и также покрывает внутренние стенки микроканалов матрицы, дополнительно способствует более высокой степени унификации процесса изготовления микроканальной пластины, поскольку в данном случае прозрачный слой может быть сформирован поверх слоя входного электрода и на внутренних стенках микроканалов матрицы за одну технологическую операцию и из материалов и способами, которые обычно используются в производстве микроканальных пластин с целью повышения коэффициента усиления МКП и повышения отношения сигнал/шум фотоэлектронного прибора с применением МКП.A special case of implementing the technical solution of the proposed microchannel plate, when the transparent layer that covers the input electrode layer has a high secondary emission coefficient and also covers the inner walls of the matrix microchannels, additionally contributes to a higher degree of unification of the microchannel plate manufacturing process, since in this case the transparent layer can be formed over the input electrode layer and on the inner walls of the matrix microchannels in one technological operation and from materials and methods that are commonly used in the production of microchannel plates in order to increase the gain of the MCP and increase the signal-to-noise ratio of the photoelectronic device using the MCP.

В заявляемой микроканальной пластине стекло, из которого выполнена матрица микроканалов, может представлять собой свинцово-силикатное стекло. В этом случае необходимую электропроводность и способность к вторичной электронной эмиссии стенок микроканалов обеспечивают формированием в каналах резистивно-эмиссионного слоя путем восстановительного отжига материала матрицы в атмосфере водорода. Образующийся в результате восстановительного отжига резистивно-эмиссионный слой состоит, упрощенно, из верхнего очень тонкого (толщиной 50-100

) эмиссионного слоя на основе диоксида кремния SiO₂ и других, содержащихся в стекле, оксидов, и нижнего, более толстого резистивного слоя с восстановленным свинцом. Свинец получается за счет восстановления оксида свинца PbO, содержащегося в свинцово-силикатном стекле. Слой на основе диоксида кремния SiO₂имеет коэффициент вторичной эмиссии более 1 и обеспечивает вторичную эмиссию электронов со стенок каналов. Резистивный слой с восстановленным свинцом обладает электропроводностью. Таким образом, внутренняя стенка каждого микроканала матрицы имеет хорошую электропроводность и способность к вторичной электронной эмиссии.In the inventive microchannel plate, the glass from which the matrix of microchannels is made can be lead-silicate glass. In this case, the necessary electrical conductivity and the ability for secondary electron emission of the walls of the microchannels are provided by the formation of a resistive-emission layer in the channels by reductive annealing of the matrix material in a hydrogen atmosphere. The resistive-emission layer formed as a result of reduction annealing consists, in simplified terms, of a very thin top layer (50–100

) an emissive layer based on silicon dioxide SiO ₂ and other oxides contained in glass, and a lower, thicker resistive layer with reduced lead. Lead is obtained by reducing the lead oxide PbO contained in lead silicate glass. The layer based on silicon dioxide SiO ₂ has a secondary emission coefficient of more than 1 and provides secondary emission of electrons from the channel walls. The resistive layer with reduced lead is electrically conductive. Thus, the inner wall of each matrix microchannel has good electrical conductivity and secondary electron emission capability.

На фигуре 1 показан схематический вид в разрезе микроканальной пластины.Figure 1 shows a schematic sectional view of a microchannel plate.

На фигуре 2 представлены графики, характеризующие значения коэффициента отражения от входной поверхности микроканальной пластины света с длинами волн в диапазоне от 400 нм до 940 нм в случаях, когда: микроканальная пластина содержит прозрачный слой, который покрывает слой входного электрода и сформирован толщиной 500 - 700 ангстрем из оксида магния, а слой входного электрода сформирован из хрома (график 1); в микроканальной пластине слой входного электрода не покрыт прозрачным слоем (график 2).The figure 2 shows graphs characterizing the values of the reflection coefficient from the input surface of the microchannel plate of light with wavelengths in the range from 400 nm to 940 nm in cases where: the microchannel plate contains a transparent layer that covers the layer of the input electrode and is formed with a thickness of 500 - 700 angstroms from magnesium oxide, and the input electrode layer is formed from chromium (graph 1); in the microchannel plate, the input electrode layer is not covered with a transparent layer (plot 2).

Микроканальная пластина содержит (фиг. 1) имеющую входную и выходную поверхности (на фигуре не обозначены) матрицу 1 микроканалов 2, слой выходного электрода 3, слой входного электрода 4 и прозрачный слой 5. Матрица 1 микроканалов 2 выполнена из стекла. Стенки (на фиг. не обозначено) микроканалов 2 матрицы 1 обладают электропроводностью и способностью к вторичной электронной эмиссии. Слой выходного электрода 3 и слой входного электрода 4 являются электропроводными и покрывают, соответственно, выходную поверхность матрицы 1 микроканалов 2 и входную поверхность матрицы 1 микроканалов 2. Прозрачный слой 5 покрывает слой входного электрода 4.The microchannel plate contains (Fig. 1) having input and output surfaces (not shown in the figure) matrix 1 of microchannels 2, output electrode layer 3, input electrode layer 4 and transparent layer 5. Matrix 1 of microchannels 2 is made of glass. The walls (not shown in the figure) of the microchannels 2 of the matrix 1 are electrically conductive and capable of secondary electron emission. The output electrode layer 3 and the input electrode layer 4 are electrically conductive and cover, respectively, the output surface of the array 1 of microchannels 2 and the input surface of the array 1 of microchannels 2. The transparent layer 5 covers the input electrode layer 4.

В частных случаях реализации технического решения заявляемой микроканальной пластины прозрачный слой 5 может быть сформирован толщиной от 500 ангстрем до 700 ангстрем из оксида магния или оксида кремния или оксида алюминия, при этом слой входного электрода 4 может быть сформирован из хрома или никель-хромового сплава или титана.In particular cases of implementation of the technical solution of the proposed microchannel plate, the transparent layer 5 can be formed from 500 angstroms to 700 angstroms thick from magnesium oxide or silicon oxide or aluminum oxide, while the input electrode layer 4 can be formed from chromium or nickel-chromium alloy or titanium .

Графики 1 и 2 на фигуре 2 показывают значения коэффициента отражения от входной поверхности микроканальной пластины света с длинами волн в диапазоне от 400 нм до 940 нм в случаях, когда: микроканальная пластина содержит прозрачный слой 5, который покрывает слой входного электрода 4 и сформирован толщиной 500 - 700 ангстрем из оксида магния, а слой входного электрода 4 сформирован из хрома (график 1); в микроканальной пластине слой входного электрода 4 не покрыт прозрачным слоем (график 2). Из графиков 1 и 2 видно, что для определенных значений длин световых волн коэффициент отражения света от входной поверхности микроканальной пластины, выполненной с прозрачным слоем 5 толщиной от 500 до 700 ангстрем из оксида магния поверх сформированного из хрома слоя входного электрода 4 (график 1), существенно ниже, чем коэффициент отражения света от входной поверхности микроканальной пластины, в которой слой входного электрода 4 не покрыт прозрачным слоем (график 2). В частности, на графиках 1 и 2 видно, что в диапазоне длин волн наибольшей чувствительности и высокого светопропускания многощелочных и арсенид-галлиевых фотокатодов, составляющем от 600 нм до 950 нм, коэффициент отражения от входной поверхности микроканальной пластины света составляет (в % от всего светового потока, падающего на входную поверхность микроканальной пластины):Graphs 1 and 2 in figure 2 show the values of the reflection coefficient from the input surface of the microchannel plate of light with wavelengths in the range from 400 nm to 940 nm in cases where: the microchannel plate contains a transparent layer 5 that covers the input electrode layer 4 and is formed with a thickness of 500 - 700 angstroms of magnesium oxide, and the input electrode layer 4 is formed of chromium (graph 1); in the microchannel plate, the input electrode layer 4 is not covered with a transparent layer (plot 2). From graphs 1 and 2 it can be seen that for certain values of light wavelengths, the coefficient of light reflection from the input surface of the microchannel plate, made with a transparent layer 5 with a thickness of 500 to 700 angstroms of magnesium oxide over the input electrode layer 4 formed from chromium (graph 1), significantly lower than the coefficient of light reflection from the input surface of the microchannel plate, in which the layer of the input electrode 4 is not covered with a transparent layer (graph 2). In particular, graphs 1 and 2 show that in the wavelength range of the highest sensitivity and high light transmission of multi-alkali and gallium arsenide photocathodes, which is from 600 nm to 950 nm, the reflection coefficient from the input surface of the microchannel plate of light is (in% of the total light flow incident on the input surface of the microchannel plate):

0,5-2 % в частном случае выполнения микроканальной пластины, когда прозрачный слой 5 сформирован толщиной от 500 до 700 ангстрем из оксида магния, а слой входного электрода 4 сформирован из хрома (график 1); 0.5-2% in the particular case of the microchannel plate, when the transparent layer 5 is formed from magnesium oxide with a thickness of 500 to 700 angstroms, and the input electrode layer 4 is formed from chromium (graph 1);

6,5-9,5 % в случае, когда в микроканальной пластине слой входного электрода 4 не покрыт прозрачным слоем (график 2).6.5-9.5% in the case when the input electrode layer 4 in the microchannel plate is not covered with a transparent layer (graph 2).

Заявляемое техническое решение микроканальной пластины реализуют следующим образом.The claimed technical solution of the microchannel plate is implemented as follows.

Задают вид стекла, например, свинцово-силикатное стекло, для изготовления из него матрицы 1 микроканалов 2. Определяют необходимые геометрические параметры стеклянной матрицы 1 микроканалов 2, в том числе, ее толщину, определяемую как расстояние между входной и выходной поверхностями матрицы 1 микроканалов 2, диаметр и угол наклона микроканалов 2. При этом входной поверхностью матрицы 1 микроканалов 2 определяют торцевую поверхность матрицы 1, которая, при размещении и работе микроканальной пластины в фотоэлектронном приборе должна быть обращена в сторону упомянутого фотокатода. Соответственно, противоположную торцевую поверхность матрицы 1 микроканалов 2, которая при размещении микроканальной пластины в фотоэлектронном приборе должна быть обращена в сторону экрана, определяют как выходную поверхность матрицы 1 микроканалов 2. Известными техническими способами изготавливают матрицу 1 микроканалов 2 из заданного вида стекла. Изготовленную из свинцово силикатного стекла матрицу 1 микроканалов 2 подвергают восстановительному отжигу в атмосфере водорода. В результате восстановительного отжига вблизи поверхности стенок микроканалов 2 образуется резистивно-эмиссионный слой, состоящий, упрощенно, из верхнего очень тонкого (толщиной 50-100 А) эмиссионного слоя на основе диоксида кремния SiO₂ и других, содержащихся в свинцово-силикатном стекле, оксидов, и нижнего, более толстого резистивного слоя с восстановленным свинцом. Слой на основе диоксида кремния SiO₂имеет коэффициент вторичной эмиссии более 1 и обеспечивает вторичную эмиссию электронов со стенок микроканалов 2. Резистивный слой с восстановленным свинцом обладает электропроводностью. Таким образом, посредством восстановительного отжига матрицы 1 микроканалов 2 обеспечивают необходимые показатели электропроводности и способности к вторичной электронной эмиссии стенок микроканалов 2 матрицы 1.The type of glass is set, for example, lead-silicate glass, for the manufacture of a matrix 1 of microchannels 2 from it. The necessary geometric parameters of the glass matrix 1 of microchannels 2 are determined, including its thickness, defined as the distance between the input and output surfaces of the matrix 1 of microchannels 2, the diameter and angle of inclination of the microchannels 2. At the same time, the end surface of the matrix 1 is determined by the input surface of the matrix 1 of the microchannels 2, which, when placing and operating the microchannel plate in the photoelectronic device, should be facing the said photocathode. Accordingly, the opposite end surface of the matrix 1 of the microchannels 2, which, when placing the microchannel plate in the photoelectronic device, must face the screen, is defined as the output surface of the matrix 1 of the microchannels 2. The matrix 1 of the microchannels 2 is made from a given type of glass using known technical methods. The matrix 1 of microchannels 2 made of lead silicate glass is subjected to reduction annealing in a hydrogen atmosphere. As a result of reductive annealing, a resistive-emission layer is formed near the surface of the walls of microchannels 2, which, in a simplified way, consists of an upper very thin (50-100 A thick) emissive layer based on silicon dioxide SiO ₂ and other oxides contained in lead-silicate glass, and a lower, thicker, reduced lead resistive layer. The layer based on silicon dioxide SiO ₂ has a secondary emission coefficient of more than 1 and provides secondary emission of electrons from the walls of microchannels 2. The resistive layer with reduced lead has electrical conductivity. Thus, by restorative annealing of the matrix 1 of the microchannels 2, the necessary indicators of electrical conductivity and the ability for secondary electron emission of the walls of the microchannels 2 of the matrix 1 are provided.

На входной и выходной поверхностях матрицы 1 микроканалов 2 известными способами, например, способом электронно-лучевого вакуумного напыления, формируют, соответственно, слой входного электрода 4 и слой выходного электрода 3 таким образом, чтобы упомянутые электродные слои покрывали, соответственно, входную и выходную поверхности матрицы 1 микроканалов 2. При этом в результате напыления материалов на входе и на выходе в микроканалы 2 слои входного электрода 4 и выходного электрода 3 могут быть заглублены в микроканалы 2 на небольшое расстояние, равное, например, от 0,2 до 3,0 диаметра микроканалов 2 матрицы 1. Далее поверх слоя входного электрода 4 формируют прозрачный слой 5 таким образом, чтобы прозрачный слой 5 покрывал слой входного электрода 4. Например, слой входного электрода 4 формируют из хрома или никель-хромового сплава или титана. При этом прозрачный слой 5 формируют толщиной от 500 до 700 ангстрем из оксида магния или оксида кремния или оксида алюминия.On the input and output surfaces of the matrix 1 of microchannels 2, by known methods, for example, by the method of electron beam vacuum deposition, an input electrode layer 4 and an output electrode layer 3 are formed, respectively, so that the said electrode layers cover, respectively, the input and output surfaces of the matrix 1 microchannels 2. In this case, as a result of deposition of materials at the input and output to microchannels 2, the layers of input electrode 4 and output electrode 3 can be deepened into microchannels 2 at a small distance, equal, for example, from 0.2 to 3.0 of the diameter of the microchannels 2 matrixes 1. Next, a transparent layer 5 is formed over the input electrode layer 4 so that the transparent layer 5 covers the input electrode layer 4. For example, the input electrode layer 4 is formed from chromium or a nickel-chromium alloy or titanium. In this case, the transparent layer 5 is formed with a thickness of 500 to 700 angstroms from magnesium oxide or silicon oxide or aluminum oxide.

В случае если необходимо дополнительно повысить коэффициент усиления микроканальной пластины, а также отношение сигнал/шум фотоэлектронного прибора, в котором предполагается использовать МКП, то прозрачный слой 5 формируют таким образом, чтобы он дополнительно покрывал внутренние стенки микроканалов 2 матрицы 1. В данном случае глубину покрытия внутренних стенок микроканалов 2 обеспечивают по величине, например, от 2 до 5 диаметров микроканалов, что является оптимальным для достижения максимального коэффициента усиления МКП. Причем для формирования прозрачного слоя 5 используют, например, те же материалы - оксид магния или оксид кремния или оксид алюминия, поскольку данные материалы имеют высокий коэффициент вторичной эмиссии.If it is necessary to further increase the gain of the microchannel plate, as well as the signal-to-noise ratio of the photoelectronic device in which the MCP is supposed to be used, then the transparent layer 5 is formed in such a way that it additionally covers the inner walls of the microchannels 2 of the matrix 1. In this case, the coverage depth the inner walls of the microchannels 2 provide, for example, from 2 to 5 diameters of the microchannels, which is optimal for achieving the maximum gain of the MCP. Moreover, for the formation of the transparent layer 5, for example, the same materials are used - magnesium oxide or silicon oxide or aluminum oxide, since these materials have a high secondary emission coefficient.

Прозрачный слой 5 формируют, например, известным способом электронно-лучевого вакуумного напыления. Глубину нанесения прозрачного слоя 5 в микроканалы 2 матрицы 1 регулируют посредством изменения угла наклона напыляемой поверхности МКП относительно источника напыляемого материала. Технологические процессы формирования слоев выходного электрода 3, входного электрода 4 и прозрачного слоя 5 осуществляют при температуре не более 50°С. Толщины формируемых слоев контролируют известными способами, например, при помощи кварцевого резонансного датчика.The transparent layer 5 is formed, for example, by a known method of electron beam vacuum deposition. The depth of application of the transparent layer 5 into the microchannels 2 of the matrix 1 is controlled by changing the angle of inclination of the sprayed surface of the MCP relative to the source of the sprayed material. Technological processes of formation of layers of the output electrode 3, the input electrode 4 and the transparent layer 5 are carried out at a temperature of not more than 50°C. The thickness of the formed layers is controlled by known methods, for example, using a quartz resonant sensor.

Изготовленные таким образом образцы микроканальной пластины используют в составе электронно-оптических преобразователей и других фотоэлектронных приборов.Microchannel plate samples prepared in this way are used as part of image intensifier tubes and other photoelectronic devices.

При вышеописанных преимуществах перед техническим решением ближайшего аналога, заявляемое техническое решение микроканальной пластины при ее использовании в электронно-оптических преобразователях так же, как и техническое решение ближайшего аналога, позволяет уменьшить яркость гало на экранном изображении и повысить частотно-контрастную характеристику изображения на экране электронно-оптического преобразователя.With the above advantages over the technical solution of the closest analogue, the claimed technical solution of the microchannel plate when used in image intensifier tubes, as well as the technical solution of the closest analogue, makes it possible to reduce the brightness of the halo on the screen image and increase the frequency-contrast characteristic of the image on the screen of the electron-optical converter. optical converter.

Так, измерения показали, что для определенных значений длин световых волн коэффициент отражения света от входной поверхности микроканальной пластины, выполненной с прозрачным слоем 5 толщиной от 500 до 700 ангстрем из оксида магния поверх сформированного из хрома слоя входного электрода 4, существенно ниже, чем коэффициент отражения света от входной поверхности микроканальной пластины, в которой слой входного электрода 4 не покрыт прозрачным слоем (графики 1 и 2 на фиг. 2).Thus, measurements have shown that for certain values of light wavelengths, the coefficient of light reflection from the input surface of the microchannel plate, made with a transparent layer 5 with a thickness of 500 to 700 angstroms of magnesium oxide over the input electrode layer formed from chromium 4, is significantly lower than the reflection coefficient light from the input surface of the microchannel plate, in which the input electrode layer 4 is not covered with a transparent layer (graphs 1 and 2 in Fig. 2).

Вместе с этим, тем же способом, который был использован авторами ближайшего аналога и описан выше, были измерены внешние радиусы W90, W50 и W5 гало, образовавшихся на экранах электронно-оптических преобразователей с арсенид-галлиевым фотокатодом и с образцами микроканальных пластин, изготовленных по заявленному техническому решению и в которых прозрачный слой 5 был сформирован толщиной от 500 до 700 ангстрем из оксида магния, а слой входного электрода 4 сформирован из хрома (случай 1). Также были измерены внешние радиусы W90, W50 и W5 гало, образовавшихся на экранах образцов электронно-оптических преобразователей с арсенид-галлиевым фотокатодом и с микроканальными пластинами, в которых слой входного электрода 4 не был покрыт прозрачным слоем (случай 2). В случае 2 значения W90, W50 и W5 составили, соответственно, 87 мкм, 174 мкм и 739,5 мкм. В случае 1 значения W90, W50 и W5 составили, соответственно, 43,5 мкм, 130,5 мкм и 623,5 мкм, что значительно меньше значений W90, W50 и W5, полученных в случае 2. Также очевидно, что полученные в вышеупомянутом случае 1 величины внешних радиусов W90, W50 и W5 гало значительно меньше, чем величины W90, W50 и W5, которые были получены в отношении микроканальной пластины, выполненной по техническому решению ближайшего аналога, и составляли 200 мкм, 300 мкм и 2000 мкм соответственно.At the same time, in the same way that was used by the authors of the closest analogue and described above, the outer radii W90, W50 and W5 of the halo formed on the screens of electron-optical converters with a gallium arsenide photocathode and with samples of microchannel plates manufactured according to the claimed technical solution and in which the transparent layer 5 was formed from 500 to 700 angstroms of magnesium oxide, and the input electrode layer 4 was formed from chromium (case 1). We also measured the outer radii W90, W50, and W5 of the halo formed on the screens of samples of image intensifier tubes with a gallium arsenide photocathode and microchannel plates, in which the input electrode layer 4 was not covered with a transparent layer (case 2). In case 2, the values of W90, W50 and W5 were respectively 87 µm, 174 µm and 739.5 µm. In case 1, the values of W90, W50 and W5 were respectively 43.5 µm, 130.5 µm and 623.5 µm, which is significantly less than the values of W90, W50 and W5 obtained in case 2. It is also clear that those obtained in the above In case 1, the values of the outer radii W90, W50 and W5 of the halo are significantly smaller than the values W90, W50 and W5, which were obtained in relation to the microchannel plate, made according to the technical solution of the closest analogue, and amounted to 200 μm, 300 μm and 2000 μm, respectively.

Данные результаты измерений показывают, что заявляемое техническое решение микроканальной пластины при ее использовании в электронно-оптических преобразователях позволяет уменьшить яркость гало на экранном изображении ЭОП.These measurement results show that the claimed technical solution of the microchannel plate, when used in image intensifier tubes, makes it possible to reduce the brightness of the halo on the screen image of the image intensifier tube.

Измерения также показали, что общий контраст изображения на экранах образцов ЭОП с использованием микроканальных пластин, изготовленных по заявленному техническому решению, был на 8%-12% лучше, чем в образцах ЭОП с использованием микроканальных пластин, в которых входной электрод 4 не был покрыт прозрачным слоем.The measurements also showed that the overall image contrast on the screens of image intensifier tubes using microchannel plates manufactured according to the claimed technical solution was 8% -12% better than in image intensifier tubes using microchannel plates, in which the input electrode 4 was not covered with a transparent layer.

Claims

1. A microchannel plate containing a microchannel matrix made of glass and having an input and output surface, as well as an input electrode layer and an output electrode layer, which are electrically conductive and cover, respectively, the input and output surfaces of the microchannel array, and the walls of the matrix microchannels have electrical conductivity and the ability to secondary electron emission, characterized in that said microchannel plate contains a transparent layer that covers the layer of the input electrode, and the transparent layer is formed from 500 to 700 angstroms thick of magnesium oxide, or silicon oxide, or aluminum oxide.

2. Microchannel plate according to claim 1, characterized in that the glass from which the matrix of microchannels is made is lead-silicate glass.

3. The microchannel plate according to claim 1, characterized in that the input electrode layer is formed from chromium, or a nickel-chromium alloy, or titanium.

4. Microchannel plate according to claim 1, characterized in that the transparent layer has a high secondary emission coefficient and covers the inner walls of the matrix microchannels.

5. Microchannel plate according to claim 1, characterized in that the transparent layer has a high secondary emission coefficient and covers the inner walls of the matrix microchannels to a depth equal to 2 to 5 microchannel diameters.