專利名稱：微通道板防離子反饋膜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微通道板表面真空鍍膜方法的改進(jìn)，涉及光電技術(shù)領(lǐng)域。
作為電子倍增器件的微通道板(MCP)通常工作在真空狀態(tài)下，由于其內(nèi)不可避免地存在有少量的殘余氣體分子，這些分子多數(shù)存在于通道內(nèi)，很容易被高速運(yùn)動(dòng)、且電荷密度很大的二次電子碰撞而電離，所產(chǎn)生的正離子在電場作用下向通道板的輸入端運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過程中會因?yàn)榕鲎餐ǖ纼?nèi)壁又產(chǎn)生新的二次電子，這些新生的二次電子還會重復(fù)倍增過程，破壞了器件的線性關(guān)系；這些正離子還會直接轟擊光電陰極，產(chǎn)生附加光電流，不僅影響線性關(guān)系，而且會縮短光電陰極的使用壽命。對于第三代像增強(qiáng)器來說，由于使用了負(fù)電子親和勢(NEA)光電陰極，離子反饋更是致命的問題，因?yàn)殡x子轟擊和表面吸附會改變光電陰極表面的能帶結(jié)構(gòu)，使其靈敏度急劇下降，大大縮短了使用壽命。所以微通道板的防離子反饋研究愈來愈被人們重視。
解決上述問題現(xiàn)采用的方法有，提高器件的真空度，以減少殘余氣體分子的數(shù)目，而完全消除氣體分子是不可能的；另一種方法是使用傾斜或彎曲通道的微通道板，使正離子在沒有被加速之前就近碰撞通道壁，降低二次電子的產(chǎn)生量，由于這種微通道板的制作非常復(fù)雜，且技術(shù)難度大，所以很少有人使用這種方法。最近有國外文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)，在微通道板的輸入端面設(shè)置一層Al2O3或SiO2薄膜，能夠有效地防止正離子反饋到光電陰極面上，但至今未見有其制作方法的報(bào)導(dǎo)。由于這層薄膜的允許厚度僅為幾十埃，其制作難度相當(dāng)大，按常規(guī)方法直接鍍膜，則會形成不連續(xù)膜，若采用用鍍鋁后氧化形成Al2O3薄膜，鋁原子則會直接進(jìn)入MCP通道，在其表面就不能形成很薄的連續(xù)防護(hù)膜，所以，訖今也未見有其制作方法的公開報(bào)導(dǎo)。
本發(fā)明的目的在于，提出一種微通道板輸入端面防離子反饋膜的制作方法，不僅使得微通道板在電真空器件中能夠防止離子反饋，延長器件使用壽命、改善成像質(zhì)量，并且該方法具有制作簡單、容易掌握的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)現(xiàn)是建立在非晶態(tài)成膜理論基礎(chǔ)上，其采用有離子濺射制膜技術(shù)和有機(jī)膜涂覆及焙燒的方法，其特征在于，在微通道板的輸入端面先涂覆一層有機(jī)膜，再采用離子濺射制膜技術(shù)在其上制作防離子反饋薄膜，經(jīng)焙燒將有機(jī)膜分解，則保留下均勻、致密、牢固的防離子反饋薄膜；其中離子濺射制膜的條件為，使微通道板處于液氮低溫，在惰性氣體的真空條件下，以制膜材料為靶面進(jìn)行離子濺射制膜。
由上述可以看出，本發(fā)明所采用的離子濺射制膜、有機(jī)膜涂覆及焙燒的方法在光學(xué)器件鍍膜行業(yè)均屬于已有技術(shù)，但本發(fā)明在制作防離子反饋膜前先涂覆有機(jī)膜，起支撐作用使濺射離子能夠形成連續(xù)薄膜，再經(jīng)焙燒使有機(jī)膜被分解成氣體脫離微通道板，實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的目的。根據(jù)非晶態(tài)理論，形成非晶態(tài)的原子或分子的溫度應(yīng)在瞬時(shí)變化大于105，或其能量在瞬間應(yīng)有數(shù)千倍的變化，以保證呈汽態(tài)的原子或分子在襯底上立即釋放出能量而無法作橫向遷移。為了在MCP表面形成非晶態(tài)，原子或分子在到達(dá)MCP表面前應(yīng)有足夠的能量，在與表面接觸時(shí)能立即處于盡可能低的能態(tài)。所以本發(fā)明采用了離子濺射法產(chǎn)生原子或分子，其能量可達(dá)數(shù)千電子伏特，利用液態(tài)氮降低MCP的溫度，當(dāng)具有高能量的原子或分子到達(dá)MCP表面時(shí)，會在瞬間釋放出大量的能量與MCP達(dá)到熱平衡，處于平衡下的原子或分子僅有很低的能量，因此滿足了形成非晶態(tài)的條件。本發(fā)明不僅適用于微通道板的防離子反饋膜制作，還可用于其他電真空器件的防離子反饋膜的制作。其具有制作簡單、容易掌握、成本低的優(yōu)點(diǎn)。
附

圖1為本發(fā)明濺射鍍鋁時(shí)間與薄膜厚度的關(guān)系曲線圖；附圖2為微通道板輸入端面有無Al2O3薄膜的對比照片，其中左半側(cè)為有Al2O3薄膜，右半側(cè)為無薄膜；附圖3為微通道板有無Al2O3薄膜輸出圖像的對比照片，左半側(cè)為有Al2O3薄膜，右半側(cè)為無薄膜。
以下結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方案和效果。
本發(fā)明的技術(shù)方案中Al2O3薄膜制作的具體實(shí)施方法為，①涂覆有機(jī)膜；采用硝化棉、磷酸三丁脂、醋酸丁脂和乙醇配制的有機(jī)膜制劑，(此為熒光屏制作中常用的有機(jī)膜制劑和涂覆方法，當(dāng)然也可以選擇其他的有機(jī)膜制劑)，把微通道板輸入面朝上置于盛有水的容器內(nèi)，在水面上滴一滴有機(jī)膜制劑，其在水面擴(kuò)散形成薄膜，再將水從底部放出，薄膜將隨水面沉降在MCP的輸入面上，經(jīng)干燥脫水后就形成一層均勻、透明、牢固的有機(jī)薄膜；②直流濺射使微通道板處于液氮低溫。在惰性氣體(氮或氬)壓強(qiáng)為6×10-3乇的環(huán)境中，以純鋁為靶面，用3KV電壓和50mA直流進(jìn)行濺射鍍膜，其濺射時(shí)間與薄膜厚度的關(guān)系曲線如附圖1所示；③氧化濺射鍍膜完成后，在鍍膜面的環(huán)境中充入氧氣或直接暴露于大氣，鋁膜迅速氧化，形成結(jié)構(gòu)致密、硬度很高的Al2O3薄膜；④焙燒將制好膜的微通道板置于真空爐中升溫至350-400℃，恒溫0.5-1小時(shí)，有機(jī)膜被分解成氣體脫離MCP，在微通道板輸入面只保留有Al2O3薄膜。附圖2即為電子顯微鏡在微通道板輸入端面拍攝的照片，它直觀地反映了有無Al2O3薄膜的情形。
發(fā)明人按本發(fā)明在一塊微通道板輸入面的半個(gè)園上制作厚度為80埃的Al2O3薄膜，該MCP的參數(shù)為增益9×103(900V)、體電阻3.6×108Ω、暗電流2.1×10-12A/cm2，用該MCP制作了一只雙近貼像增強(qiáng)器，由此可在相同條件下對薄膜產(chǎn)生的影響進(jìn)行比較；結(jié)果表明，Al2O3薄膜犧牲了增強(qiáng)器40％的光增益，但提高和改善了信噪比、對比度和暗背景，其中信噪比提高58％，對比度提高19％，暗背景下降67％，明顯改善了增強(qiáng)器的成像質(zhì)量。附圖3為該增強(qiáng)器輸出圖像的照片，可以看出有無Al2O3薄膜的輸出圖像對比情況。而Al2O3薄膜對于延長器件的使用壽命則是明顯的。
本發(fā)明技術(shù)方案中SiO2薄膜制作的具體方案為，①涂覆有機(jī)膜(與上例相同)；②交流濺射(條件與上例相同)，以純SiO2為靶面，用4KV電壓和100mA交流進(jìn)行濺射鍍膜，其濺射時(shí)間與膜厚關(guān)系與附圖1相似；③焙燒(與上例相同)。按此能在MCP輸入面上制成SiO2薄膜。
權(quán)利要求
1.一種微通道板防離子反饋膜的制作方法，采用有離子濺射制膜技術(shù)和有機(jī)膜涂覆及焙燒方法，其特征在于，在微通道板的輸入端面先涂覆一層有機(jī)膜，再采用離子濺射制膜技術(shù)在其上制作防離子反饋薄膜，經(jīng)焙燒將有機(jī)膜分解，則保留下均勻、致密、牢固的防離子反饋薄膜；其中離子濺射制膜條件為，使微通道板處于液氮低溫，在惰性氣體的真空條件下，以制膜材料為靶面進(jìn)行離子濺射制膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，防離子反饋膜為Al2O3的制膜過程為，涂覆有機(jī)膜、直流濺射制鋁膜，鋁膜氧化、焙燒分解有機(jī)膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，防離子反饋膜為SiO2的制膜過程為，涂覆有機(jī)膜、交流濺射制SiO2薄膜、焙燒分解有機(jī)膜。
全文摘要
一種微通道板防離子反饋膜的制作方法,本發(fā)明采用先涂覆有機(jī)膜,再用離子濺射鍍防離子反饋膜,經(jīng)焙燒后將有機(jī)膜分解,則留下一層防離子反饋薄膜;其不僅能夠防止離子反饋、延長器件使用壽命,改善成像質(zhì)量,且具有方法簡單、容易掌握、成本低的優(yōu)點(diǎn);其適用于各種真空器件中需要防離子反饋膜的制作。
文檔編號C23C14/34GK1202536SQ9710867
公開日1998年12月23日 申請日期1997年10月10日 優(yōu)先權(quán)日1997年10月10日
發(fā)明者杜力, 侯洵 申請人:中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所