一种提高微通道板增益的方法技术

本发明专利技术公开了一种提高微通道板增益的方法，利用真空镀膜方法在微通道板的输入端蒸镀一层介质膜层，将金属输入电极覆盖，介质膜层既覆盖微通道板通道入口的输入电极，又覆盖微通道板输入端表面上的输入电极。所述介质膜层材料为二氧化硅(SiO

【技术实现步骤摘要】
一种提高微通道板增益的方法
本专利技术属于微光像增强器
，尤其涉及一种提高微通道板增益的方法。
技术介绍
微通道板(MicroChannelPlate，MCP)是一种多孔状的二维纤维阵列，由几百万根空心纤维管所组成，见图1和图2。图1为MCP的结构示意图，图2为MCP的局部放大示意图。MCP的每一根空心纤维管均是一根独立的电子倍增通道2。通道2的输入端和输出端分别制作有输入电极4和输出电极5，且每一根通道内壁3表面均具有二次电子发射特性。输入和输出电极的材料为镍铬合金(Ni-Cr)。电极起到给MCP的输入和输出端施加电压和供给电流的作用。MCP工作时，输入电极和输出电极之间需施加800V至1000V的直流电压。当MCP的输入端有输入电子6进入通道时，电子在电场的作用下从输入端向输出端的运动过程中不断与通道内壁3碰撞并产生二次电子。由于通道内壁的二次电子发射系数大于1，因此电子在从通道的输入端向输出端的运动过程中，电子数量不断得到倍增，当电子从通道的输出端输出时，输出电子7数量较输入电子6数量增加了多倍，因此实现了电子数量的放大。MCP电子数量的放大倍数通常简称MCP增益，指MCP的输出电流与输入电流之比。微光像增强器(简称像增强器)就是利用MCP的这一特点来进行信号增强的，因此MCP是微光像增强器的核心部件。像增强器的结构示意图见图3。当输入光通过像增强器输入窗8入射到像增强器光电阴极9时，光电阴极9发射输入电子6，电子在电场的作用下向MCP的输入端运动，经过MCP的倍增，最后从MCP的输出端输出。MCP的输出电子7再在电场的作用下向荧光屏10运动，轰击荧光屏发光，从而实现了微弱光信号的放大，然后通过像增强器输出窗11输出。微光像增强器的一个主要性能指标就是增益，指像增强器的输出光通量与输入光通量之比。像增强器的增益与MCP的增益成正比，因此MCP的增益高低决定着像增强器的增益高低。MCP的增益在出厂时通常可以高达几千倍。然而当MCP使用在像增强器中时，为了保证MCP的增益稳定以及像增强器的寿命，通常在像增强器的制造过程中需要对MCP进行电子清刷。所谓电子清刷就是让MCP在高电流密度输入的条件下进行长时间工作，在此过程中，MCP的增益会衰减，但同时MCP的增益也得到了稳定。另外通过电子清刷，MCP所吸附的气体也能得到充分释放，并被真空泵抽走，使像增强器的寿命得到保证。如用于超二代像增强器的MCP(通道直径为Φ6μm)，在经过65μA·h的电子清刷之后，约有25％的MCP的实际增益低于100，即不能满足超二代像增强器增益指标的要求，由此造成了像增强器的报废。申请号为201410017498.3的中国专利申请公开了一种用于光电倍增管的微通道板，所述微通道板在输入电极方面与正常微通道板有区别。输入端面镀电极时，采用定向半通道蒸镀法，使微通道板输入端通道内一半有电极层，另一半无电极层。这种方法使得在使用中，入射至通道内的电子被通道输入电极所吸收的几率较小一半，因此在一定程度上能够提升微通道板的增益。然而由于微通道板输入电极是非对称的，在像增强器中应用时，会影响微通道板的分辨力以及均匀性，所以这种方法仅仅适用于对分辨力和均匀性要求不高的探测器，如光电倍增管等，不适用于对分辨力和图像均匀性要求高的成像器件，如像增强器等，故而不能解决超二代像增强器所要求的增益指标问题。申请号为201610856148.4的中国专利申请公开了一种高收集效率微通道板，微通道板型光电倍增管及其制备方法，提出了一种高收集效率的微通道板。该种微通道板与传统的微通道板不同，它是利用原子层沉积技术在一次蒸镀完成表面电极的微通道板基础上，在微通道板的输入、输出表面以及通道内部同时制作一层复合叠层薄膜，该叠层薄膜的材料为二氧化硅、氧化铝或氧化镁，厚度为1～30nm。然而由于该种微通道板的复合叠层薄膜在微通道板的通道中存在，因此会改变原有MCP的板阻，暗电流也会增加(特别是当该种复合叠层材料的二次电子发射系数较高时现象更明显)。另外该复合叠层薄膜在微通道板的输出端也存在，因此还会降低原有微通道板的分辨力。所以这种方法也仅仅适用于对分辨力要求不高的探测器，如光电倍增管等，不适用于对分辨力要求高的成像器件，如像增强器。该专利在微通道板上所制作的叠层薄膜是采用原子层沉积技术，其原理是将MCP放入在真空反应室中，然后向反应室中交替通入不同的反应气体，通过化学反应沉积膜层。因此这种技术所沉积的膜层是在MCP上的任何位置上都有，不仅通道中有，而且输入和输出表面均有，并且厚度均相同，所以利用原子层沉积技术不能选择性的在MCP的输入或输出面上进行镀膜。
技术实现思路
为了提高MCP在电子清刷后的增益，提高超二代像增强器制造的良品率，本专利技术提供一种提高微通道板增益的方法。本专利技术第一方面，提供一种提高微通道板增益的方法，利用真空镀膜方法在微通道板的输入端蒸镀介质膜层，将金属输入电极覆盖，介质膜层既覆盖微通道板通道入口内部的输入电极(通常MCP输入电极的深度为通道直径的一半)，又覆盖微通道板输入端表面上的输入电极。所述介质膜层材料为二氧化硅(SiO2)、二氧化钛(TiO2)或三氧化二铝(Al2O3)。进一步地，所述介质膜层的厚度为5±0.5nm。膜层太厚容易脱落，容易产生发射点，再有过厚的膜层覆盖在MCP输入端面的电极上，会使该膜层表面积累电荷，影响像增强器的正常工作。而膜层过薄则起不到绝缘MCP输入电极导电的作用。进一步地，所述二氧化硅(SiO2)、二氧化钛(TiO2)或三氧化二铝(Al2O3)的纯度不小于99.99％。所述介质膜层蒸镀时镀膜机蒸发源的蒸发方向与微通道板输入端面的夹角α为26.6±3°，该夹角范围主要针对输入电极深度为通道直径一半的MCP，不同于本专利技术提及的MCP，角度可做适应性调整。在MCP的输入端蒸镀介质膜层时，需要考虑镀膜机蒸发源与MCP的输入端面之间所形成的蒸镀角。只有镀膜机蒸发源与MCP的输入端面之间形成一定的蒸镀角α，才能保证所镀制的介质膜层进入MCP通道内的深度等于MCP通道输入电极的深度，这样才能覆盖MCP通道内的Ni-Cr输入电极，如图5所示。图中看出，镀膜机蒸发源的蒸发方向与MCP输入端面的夹角α的大小决定所镀膜层进入MCP通道内壁的深度，夹角α越小，膜层进入MCP通道内部的深度越浅；夹角α越大，膜层进入MCP通道内部的深度越浅。如果夹角α太大(大于26.6°)，膜层进入MCP通道内部的深度太浅，所镀制介质膜层不能覆盖MCP通道内部的Ni-Cr输入电极，输入到通道内部的电子仍然会有可能被Ni-Cr输入电极所吸收。如果夹角α太小(小于26.6°)，膜层进入MCP通道内部的深度太深，所镀制的介质膜层不仅完全覆盖了MCP通道内部的Ni-Cr电极，而且还会覆盖一部分通道的内壁，改变了原来MCP的倍增结构，由此会影响MCP的性能，如会增加MCP的暗电流射，恶化像增强器的暗背景(特别是当使用二次电子发射系数较高的材料，如CsI、NaCl等时)。但如果所蒸镀的膜层较薄，则不能完全覆盖MCP输入电极，起不到绝缘作用。所以所镀制的介质膜层与完全覆盖通道内的输入电极为准。所述介质膜层的蒸镀工艺如下：将微通道板放入微通道板镀膜夹具中，然后放入镀本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高微通道板增益的方法，其特征在于，利用真空镀膜方法在微通道板的输入端蒸镀介质膜层，将金属输入电极覆盖，介质膜层既覆盖微通道板通道入口的输入电极，又覆盖微通道板输入端表面上的输入电极。

【技术特征摘要】
1.一种提高微通道板增益的方法，其特征在于，利用真空镀膜方法在微通道板的输入端蒸镀介质膜层，将金属输入电极覆盖，介质膜层既覆盖微通道板通道入口的输入电极，又覆盖微通道板输入端表面上的输入电极。2.根据权利要求1所述的提高微通道板增益的方法，其特征在于，所述介质膜层材料为二氧化硅(SiO2)、二氧化钛(TiO2)或三氧化二铝(Al2O3)。3.根据权利要求1所述的提高微通道板增益的方法，其特征在于，所述介质膜层的厚度为5±0.5nm。4.根据权利要求2所述的提高微通道板增益的方法，其特征在于，所述二氧化硅(SiO2)、二氧化钛(TiO2)或三氧化二铝(Al2O3)的纯度不小于99.99％。5.根据权利要求1所述的提高微通道板增益的方法，其特征在于，所述介质膜层蒸镀时镀膜机蒸发源的蒸发方向与微...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓峰，张彦云，张俊，李廷涛，许有毅，余家粱，常乐，瞿利平，
申请(专利权)人：北方夜视技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：云南,53