一種用于紫外像增強器的碲鉀銫光電陰極的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種像增強器的光電陰極，主要用于紫外像增強器的碲鉀銫光電陰極，提高紫外像增強器的陰極靈敏度。
【背景技術】
[0002]紫外像增強器(見圖1)，由石英玻璃窗1、紫外光電陰極2、微通道板(MCP) 3、熒光屏4和光錐5組成。主要工作原理:紫外光電陰極2將紫外光轉變?yōu)楣怆娮?，光電子在電場的作用下向MCP3輸入端運動，經(jīng)過MCP的電子數(shù)量倍增之后，從MCP的輸出端輸出，在6KV高壓電場的作用下向熒光屏4運動，最后轟擊熒光屏發(fā)光。熒光屏發(fā)出的可見光圖像經(jīng)過光錐5傳輸?shù)?XD6的成像光敏面上，經(jīng)過電路信號放大和信號處理，最后在顯示器上顯示出紫外光圖像。
[0003]目前紫外探測技術與紅外探測技術一樣，在各方面得到了廣泛的應用。在軍用方面，紫外探測器被用于遠程發(fā)射的告警系統(tǒng)。在民用方面，紫外探測器被應用于指紋識別、體液識別、高壓輸電變電系統(tǒng)的電暈檢測、火災報警、氣象及環(huán)保檢查等。在科研方面，紫外探測器被應用于微電子和超精細檢測、太空天文學研究等。通常紫外(紫外線)是指波長范圍在200-380nm的光輻射，由于大氣層中氧的吸收，地表上不存在280nm波長以上的紫外線，因此在實際應用中，為了排除太陽背景輻射對紫外探測信號的干擾，要求紫外探測器僅對200-280nm波長范圍內(nèi)的紫外線有響應，這種紫外探測器稱為日盲紫外探測器，而日盲紫外探測器所使用的光電陰極又稱為日盲紫外光電陰極。
[0004]目前國內(nèi)外生產(chǎn)的紫外像增強器普遍采用Cs-Te或Rb-Te日盲紫外光電陰極，其陰極靈敏度一般在20-30mA/W (254nm)。由于在大部分應用條件下,紫外信號較弱，因此要求紫外探測器所使用的日盲紫外光電陰極具有較高的靈敏度。由于現(xiàn)有的Cs-Te或Rb-Te日盲紫外光電陰極的靈敏度較低，因此大大限制了它的應用。如使用該種紫外光電陰極的紫外像增強器裝配的探測器，用于高壓電網(wǎng)的電暈放電檢測時，探測距離小于50米，不能用作遠距離的電暈探測。而一般高壓輸電網(wǎng)不僅建在平原上，而且多數(shù)建在叢山峻嶺之中，人員不可能靠近并作近距離的觀察，因此要求紫外探測器至少要有80米以上的探測距離。在軍用方面，如對遠程發(fā)射紫外告警系統(tǒng)也不能使用，原因同樣是探測距離較近，不能滿足需求。根據(jù)光電理論和實踐認為，光電陰極靈敏度越高的紫外像增強器所裝配的探測器的探測距離就越遠，反之就越近。要提高紫外探測器的探測距離，根本的途徑就是要提高紫外像增強器的光電陰極靈敏度。這是一個當前急待解決的具有普遍意義的技術難題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明要解決的主要技術問題和目的是:根據(jù)目前存在的由于紫外光電陰極靈敏度低，導致相應的紫外探測器探測距離近的不足。設計一種新的碲鉀銫
光電陰極，用于紫外像增強器。從根本上提高光電陰極的靈敏度，有效地增加紫外探測器的探測距離，滿足軍、民特殊領域的實際需求，達到提高紫外探測器的質量新能。
[0006]本發(fā)明的主要技術方案:在紫外像增強器的石英玻璃窗的內(nèi)表面，鍍制一層Te-K-Cs紫外光電陰極，由工序A安裝石英玻璃窗及蒸發(fā)器、B抽真空升溫、C陰極蒸鍍前的準備、D第一次調(diào)節(jié)電流、E第二次調(diào)節(jié)電流、F第三次調(diào)節(jié)電流、G觀察暗電流、H第四次調(diào)節(jié)電流、I關閉蒸發(fā)器電流組成，具體操作:A、安裝石英玻璃窗及蒸發(fā)器，首先將鍍有導電膜和電極的石英玻璃窗，安放在制作光電陰極設備的真空腔體中并位于蒸發(fā)源罩的上方，同時在蒸發(fā)源罩的下方，分別安裝Cs蒸發(fā)器、Te蒸發(fā)器、K蒸發(fā)器，Te蒸發(fā)器放置在石英玻璃窗的正下方，Cs蒸發(fā)器和K蒸發(fā)器放置在Te蒸發(fā)器的兩旁；B、抽真空升溫，將設備真空腔體關閉好后，開啟抽真空系統(tǒng)，當真空腔內(nèi)部的真空度達到5X 10_3Pa時，開啟溫度控制系統(tǒng)對烘箱進行加溫，調(diào)節(jié)溫度控制系統(tǒng)，使真空腔體的溫度在3小時內(nèi)升到310°C，保溫7小時，然后進行2小時的緩慢降溫；C、陰極蒸鍍前的準備，當真空腔體的溫度降到160°C時，打開汞燈，開啟蒸發(fā)器控制系統(tǒng)，在石英玻璃窗與光電流收集極之間施加90V的直流電壓，同時監(jiān)控光電流的大小，并開啟記錄儀進行記錄；D、第一次調(diào)節(jié)電流,分別打開Te、K、Cs蒸發(fā)器的電源，開始制作Te-K-Cs光電陰極，通過蒸發(fā)器控制系統(tǒng)，將Te、K、Cs蒸發(fā)器的電流調(diào)至2.0A，然后按0.25A/分鐘的速率增加K蒸發(fā)器、Cs蒸發(fā)器的電流，按0.1A/分鐘的速率增加Te蒸發(fā)器的電流；E、第二次調(diào)節(jié)電流，當K蒸發(fā)器和Cs蒸發(fā)器的電流達到4.0A時，降低K、Cs兩蒸發(fā)器的蒸發(fā)速率，按0.1A/分鐘的速率增加K蒸發(fā)器、Cs蒸發(fā)器的電流；F、第三次調(diào)節(jié)電流，當K、Cs兩蒸發(fā)器的電流分別增加到4.5A時，降低K、Cs兩蒸發(fā)器的蒸發(fā)速率，按0.05A/分鐘的速率增加K、Cs兩蒸發(fā)器的電流，按0.05A/分鐘的速率增加Te蒸發(fā)器電流，同時觀察光電流的變化；G、觀察暗電流，當K、Cs兩蒸發(fā)器電流約為5.0A，Te蒸發(fā)器的電流大約為2.1A時，紫外光電陰極的光電流開始增加，此時關閉汞燈，觀察暗電流；H、第四次調(diào)節(jié)電流，當暗電流隨光電流的上升而上升時，將Cs蒸發(fā)器的電流降低0.5-0.6A，此時光電流保持上升，按0.02A/4分鐘的速率增加Te蒸發(fā)器電流；1、關閉蒸發(fā)器電流，當光電流上升到最大值時，先關閉K蒸發(fā)器電流，光電流繼續(xù)上升，保持Cs蒸發(fā)器電流至光電流上升到最大且保持不變時關閉Cs蒸發(fā)器電流，繼續(xù)等待光電流變化直到光電流下降時關閉Te蒸發(fā)器電流，之后降低真空腔體的溫度到室溫。
[0007]本發(fā)明通過應用證明:完全達到研制目的，碲鉀銫(Te -K-Cs)紫外光電陰
極與現(xiàn)有的碲銫(Te -Cs)或碲銣(Te-Rb)紫外光電陰極相比:其光電陰極的靈敏度由20-30mA/W提高到40_50mA/W，增益由16提高到108，使得電暈檢測儀和遠距離發(fā)射的紫外告警系統(tǒng)的探測距離在原有的基礎上提高了 50%以上，其中電暈檢測儀的探測距離由原來的48米提高到80米以上，遠程發(fā)射紫外告警系統(tǒng)的探測距離由原來的1400米提高到2000米以上。本發(fā)明完全能夠滿足軍用遠程發(fā)射告警系統(tǒng)的探測要求和民用特殊方面的探測需求。
[0008]
【附圖說明】
下面結合附圖，對本發(fā)明的實施作進一步詳細地描述。
[0009]圖1，是紫外像增強器的工作原理示意圖。
[0010]圖2，是石英玻璃窗的結構示意圖。
[0011]圖3，是本發(fā)明的工藝流程圖。
[0012]圖4，是本發(fā)明的制作設備結構示意圖。
[0013]圖5，是本發(fā)明的陰極靈敏度響應曲線，下面一條實線是現(xiàn)有的陰極靈敏度響應曲線。
[0014]圖6，是Te -K-Cs紫外光電陰極制作過程中的光電流隨時間秒(S)變化的曲線圖。(不是光電流的絕對值，而表不的是一個正比于光電流輸出的信號值)。
【具體實施方式】
[0015]參照圖2，紫外像增強器的石英玻璃窗I的結構和現(xiàn)有的結構一樣，內(nèi)表面上鍍有一層導電膜8,在其邊緣鍍有一圈電極7。
[0016]參照圖1、3、4，對本發(fā)明的技術方案進行說明:在紫外像增強器的石英玻璃窗I的內(nèi)表面，鍍制一層碲鉀銫(Te -K-Cs)紫外光電陰極2 (見圖1)，由工序A、安裝石英玻璃窗及蒸發(fā)器、B、抽真空升溫、C、陰極蒸鍍前的準備、D、第一次調(diào)節(jié)電流、E、第二次調(diào)節(jié)電流、F、第三次調(diào)節(jié)電流、G、觀察暗電流、H、第四