一种各向异性大动态条纹变像管的装配结构制造技术

本实用新型专利技术提出一种各向异性大动态条纹变像管的装配结构，能够提高各向异性聚焦条纹变像管电子光学系统的装配精度，提高装配效率及合格率，改善条纹管装配的一致性和互换性，从而最终提高条纹管制作效率及成品率。该装配结构由三个单独的模块分别与管壳焊接固定形成，其中：时间预聚焦电极模块主要由G栅极、F1聚焦极和B1消隐电极通过多个绝缘子整体热熔封接形成；空间聚焦电极模块主要由四个QL空间电极组成，这四个QL空间电极沿周向依次相邻、相应地分别通过绝缘子整体热熔封接；时间聚焦电极+偏转板联合模块主要由B2消隐电极、F2聚焦极、A阳极以及两个D偏转板通过多个绝缘子整体热熔封接形成。

【技术实现步骤摘要】
一种各向异性大动态条纹变像管的装配结构
：本技术涉及一种超快诊断光电器件的装配技术，具体涉及条纹相机核心部件条纹变像管的装配结构。
技术介绍
：超快现象(持续时间小于1μs)广泛地出现在自然或科学技术研究中。例如，植物的光合作用过程、超大规模集成电路所产生的电脉冲、半导体材料载流子寿命、激光材料中的超快光激发态驰豫过程、化学反应的分子动力学过程、生物材料荧光发射、激光器产生的超短激光脉冲其持续时间、强光与物质相互作用物理过程等多在皮秒至飞秒量级，甚至于阿秒量级范围内[1]。因此超快现象研究对自然科学、能源、材料、生物、光物理、光化学、激光技术、强光物理、高能物理等研究及
具有重要意义。条纹相机能够同时提供超快过程的一维空间(或光谱)、一维强度和一维时间共三维超快信息。条纹相机作为目前唯一的高时空分辨率的超快现象线性诊断工具，在时间分辨的超快现象研究中发挥着难以替代的作用。条纹相机主要由输入光学系统、条纹变像管、图像增强器及耦合系统、扫描电控、图像采集及分析等组成。条纹变像管是条纹相机的关键核心器件，主要由光电阴极、栅极、聚焦系统、偏转器及成像单元组成，其结构原理如图1所示。光电阴极用作条纹变像管光辐射探测敏感层，制作在条纹变像管输入窗口真空一侧，其功能是将被测辐射信息通过外光电效应转化为光电子；栅极及聚焦系统对包含被测目标信息的电子进行轴向加速，并将加速后电子束在垂直轴向方向调制；偏转系统通过所施加电压实现被测目标时间信息向空间信息转换；成像单元一般由荧光屏(或图像增强器、CCD等成像器件)构成，将被测目标信息显示为条纹图像，从而完成超快过程的探测。本申请主要针对电极零件较多的条纹变像管，如各向异性聚焦条纹变像管[2]进行装配。典型的条纹管结构如图2所示，该条纹变像管由时间预聚焦电极系统(零件数量：3个)、空间电极系统(零件数量：4个)、时间聚焦电极系统(零件数量：3个)、偏转器(零件数量：2个)及荧光屏组成，共有电极零件12个。装配过程中要保证每个电极之间的空间位置准确性，还要保证各电极之间相互位置关系精度，任一电极位置及相互关系产生偏差都会造成最终整管成像质量的严重缺陷甚至整管报废，因此装配精度和一致性要求很高。条纹变像管内部电极都通过设计的装架接口点焊固定于玻璃管壳上，通过对玻壳的密封焊接，为电子光学系统工作提供真空环境。条纹变像管装架完成后的尺寸会与理论设计空间尺寸产生偏差，偏差超过容限则会影响整个系统的成像质量。当然，造成偏差的原因很多，但主要由零件加工误差和装架误差造成。随着加工技术水平的发展，零件加工都能达到理论要求的精度，因此，装架误差则成为最终像质影响的主因[3]。针对对各项异性聚焦大动态条纹管的分析可知，该条纹管电极装配精度以及电极与前后聚焦电极的相对位置精度是关键的影响因素。传统各向异性聚焦条纹变像管装配结构如图2所示，装配方法是将电极逐一叠加的方式进行，详细装配过程如下：时间预聚焦电极组，首先给G栅极1、F1聚焦极2和B1消隐电极3上分别点焊固定零件陶瓷柱10各四个，每个电极上下两侧各两个；将三个电极利用胎具固定，保证其距离及位置关系后，在陶瓷柱表面焊接时间电极支撑板11两个，三个电极便通过两个时间电极支撑板固定成为一体；再将时间电极支撑板11与时间电极连接板12焊接固定，时间电极连接板12与管壳焊接完成时间预聚焦电极组装配。空间电极电极组，由四个QL空间电极4垂直正交分布组成，首先给一个电极点焊四个零件陶瓷柱10，再将陶瓷柱10另一侧与空间电极支撑板14焊接固定；重复上述步骤完成四个电极与电极支撑板的连接固定后，利用胎具将四个电极垂直分布的位置固定；在空间电极支撑板14两侧点焊法兰型零件空间电极连接板13，将均布的四个空间电极组固定位一组，最后空间电极连接板13与管壳焊接完成空间电极的装配。时间聚焦电极及偏转板电极组，主要由B2消隐电极5、F2聚焦极6、A阳极7以及偏转板8组成。其中B2消隐电极、F2聚焦极、A阳极初期装配方法及过程与时间聚焦电极组类似，利用陶瓷柱10将时间电极预时间电极支撑板连接并利用胎具固定；在靠近空间电极一侧时间电极支撑板11与时间电极支撑板12焊接固定；靠近偏转板一侧时间电极支撑板11与阳极连接板15焊接固定；再将偏转板8利用陶瓷柱与偏转板支撑板16点焊固定，并将偏转板支撑板16与阳极连接板15焊接固定，至此将时间聚焦电极及偏转板电极组完成组装，利用两侧连接板与管壳焊接完成时间聚焦及偏转电极组的装配。将以上完成三组电极组装配后的管壳进行焊接，完成各向异性聚焦条纹变像管的装配。该装配方案存在以下问题：1)各电极零件逐一进行装配，同时各电极之间要达到绝缘的要求(最高压差20kV)，绝缘及支撑结构复杂。2)封接管壳两端金属件同轴度、平行度偏差较大，而金属件是电极系统固定焊接部位，造成装配电极系统同轴度偏差超过Φ0.1mm，容易破坏电子光学系统的对称性，对空间分辨率造成较大影响。3)空间电极与电子光学系统轴线倾角难以控制，当偏差超过0.5°，扫描方向空间分辨率下降到无法接受的程度，使得整管装配失败。4)多节管壳叠加焊接，管壳误差累积造成整体变像管内部电极位置偏差和管体总长度的偏差，影响成像性能。5)装配工艺复杂，装配效率及合格率低，装配一致性较差，后期调试需要花费大量时间。[1]ScrinziA,IvanovMY,KienbergerR,etal.Attosecondphysics.J.Phys.B:At.Mol.Opt.Phys.,2006,39:R1–R37[2]技术名称：各向异性聚焦大动态条纹变像管，中国专利ZL201010574723.4[3]装架准确度对条纹管性能参量影响的研究；《光子学报》第38卷第6期，2009年6月；作者：刘虎林田进寿赵宝升等。
技术实现思路
：针对目前各向异性聚焦条纹变像管装配过程中存在的问题，本技术提出一种各向异性大动态条纹变像管的新的装配结构，旨在提高各向异性聚焦条纹变像管电子光学系统的装配精度，简化装配结构及工艺，提高装配效率及合格率，改善条纹管装配的一致性和互换性，从而最终提高条纹管制作效率及成品率。为了实现以上目的，本申请提出以下解决方案：该各向异性大动态条纹变像管的装配结构，是由三个单独的模块分别与管壳焊接固定形成，所述三个单独的模块分别为时间预聚焦电极模块、空间聚焦电极模块、时间聚焦电极+偏转板联合模块；所述时间预聚焦电极模块主要由G栅极、F1聚焦极和B1消隐电极通过多个绝缘子整体热熔封接形成；所述空间聚焦电极模块主要由四个QL空间电极组成，这四个QL空间电极沿周向依次相邻、相应地分别通过绝缘子整体热熔封接；所述时间聚焦电极+偏转板联合模块主要由B2消隐电极、F2聚焦极、A阳极以及两个D偏转板通过多个绝缘子整体热熔封接形成。对于上述装配结构，还可进一步作如下优化：时间预聚焦电极模块中采用四个绝缘子。空间聚焦电极模块中采用了十二个绝缘子，其中每相邻的两个QL空间电极均沿轴向依次设置有三个绝缘子。时间聚焦电极+偏转板联合模块中采用六个绝缘子。上述装配结构的实现方法，包括以下步骤：1)将条纹变像管的内部电极系统划分为三个模块：时间预聚焦电极模块、空间聚焦电极模块、时间聚焦电极+偏转板联合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种各向异性大动态条纹变像管的装配结构，其特征在于：由三个单独的模块分别与管壳焊接固定形成，所述三个单独的模块分别为时间预聚焦电极模块、空间聚焦电极模块、时间聚焦电极+偏转板联合模块；所述时间预聚焦电极模块主要由G栅极、F1聚焦极和B1消隐电极通过多个绝缘子整体热熔封接形成；所述空间聚焦电极模块主要由四个QL空间电极组成，这四个QL空间电极沿周向依次相邻、相应地分别通过绝缘子整体热熔封接；所述时间聚焦电极+偏转板联合模块主要由B2消隐电极、F2聚焦极、A阳极以及两个D偏转板通过多个绝缘子整体热熔封接形成。

【技术特征摘要】
1.一种各向异性大动态条纹变像管的装配结构，其特征在于：由三个单独的模块分别与管壳焊接固定形成，所述三个单独的模块分别为时间预聚焦电极模块、空间聚焦电极模块、时间聚焦电极+偏转板联合模块；所述时间预聚焦电极模块主要由G栅极、F1聚焦极和B1消隐电极通过多个绝缘子整体热熔封接形成；所述空间聚焦电极模块主要由四个QL空间电极组成，这四个QL空间电极沿周向依次相邻、相应地分别通过绝缘子整体热熔封接；所述时间聚焦电极+偏转板联合模块主要由B2消隐电极、F2聚焦极、A...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢裕，田进寿，赵卫，王俊锋，徐向晏，赛小锋，韦永林，温文龙，刘虎林，辛丽伟，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：新型
国别省市：陕西,61