一种光电倍增管制造技术

本实用新型专利技术公开了一种能够应用于自然伽玛能谱测井仪的光电倍增管，入射光窗采用端窗式结构，入射光窗的弧形内壁镀有光阴极材料；第一基板(M)和第二基板(N)为相互平行的板体，且分别开有对称的狭缝孔，倍增级通过狭缝孔夹在第一基板(M)和第二基板(N)之间；阳极(A)位于末级和次末级倍增级之间；电子网状接收器设置于入射光窗和第一基板(M)、第二基板(N)之间，电子网状接收器的盘体外沿通过至少三个U型弹片推顶到玻璃内壳的内壁上；倍增级、阳极(A)分别引出金属导线柱穿过玻璃内壳底面接入分压器板中；分压器板紧贴在玻璃内壳底面外侧，将玻璃内壳连同分压器板一起封装在不锈钢外壳中，玻璃内壳与不锈钢外壳之间填充液体氟橡胶；分压板上的引出线穿过不锈钢外壳引出。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及放射性测量
，具体涉及一种能够应用于自然伽玛能谱测井仪的光电倍增管。
技术介绍
在石油勘探电缆传输数控系统的测井过程中，井下自然伽玛能谱测井仪的测井速度明显低于系统其它井下仪器。这是因为自然伽玛探测器的探测效率很低，因此要提高自然伽玛能谱测井仪的测井速度不是一件简单的事情。一旦系统挂接了自然伽玛能谱仪器， 就直接决定了所有其他井下仪器的测井速度，延长了测井时间，从人力、物力上提高了测井成本。光电倍增管是自然伽玛能谱测井仪探测器的关键部件。但是现有的光电倍增管体积不够小巧，不适用于测井仪狭小空间的探测器设计。
技术实现思路
有鉴于此，本技术提供了一种能够应用于自然伽玛能谱测井仪的光电倍增管，通过结构的改进使得光电倍增管体积减小，适用于测井仪所处的狭小空间；进一步地， 二次电子倍增系统和阳极设计，能够提高脉冲输出线性，提供良好的时间分辨率和脉冲均勻性，可输出大的脉冲线性电流。该方案是这样实现的一种光电倍增管，包括不锈钢外壳、玻璃内壳、采用蓝宝石制成的入射光窗、光阴极K、电子网状接收器、U型弹片、第一基板M和第二基板N、倍增级Dl D10、阳极A、氟橡胶填充物、分压器板及其引出线；玻璃内壳为具有底面的管体，入射光窗固接在该管体的开口处，形成端窗式的入射光窗，玻璃内壳与入射光窗固接后密封抽真空；入射光窗朝向玻璃内壳内部的一面为弧形内壁，高温双碱材料镀于该弧形内壁形成光阴极K ；第一基板M和第二基板N为相互平行的长方形板体，板体一侧固定在玻璃内壳底面内侧；第一基板M和第二基板N上分别开有对称的狭缝孔，倍增级Dl DlO采用瓦片式倍增级，通过狭缝孔固定在第一基板M和第二基板N之间，且倍增级Dl DlO组成非直线聚焦结构；阳极A通过狭缝孔固定在第一基板M和第二基板N上，且位于末级倍增级和次末级倍增级之间；电子网状接收器作为采用栅网状聚焦结构的汇聚级，其设置于入射光窗和第一基板M,第二基板N之间，电子网状接收器的盘体外沿通过至少三个U型弹片推顶到玻璃内壳的内壁上，使得电子网状接收器盘体固定；电子网状接收器与第1倍增级Dl连接；倍增级Dl D1、阳极A、光阴极K分别引出金属导线柱穿过玻璃内壳底面接入分压器板中；分压器板紧贴在玻璃内壳底面外侧，将玻璃内壳连同分压器板一起封装在不锈钢外壳中，玻璃内壳与不锈钢外壳之间填充液体氟橡胶，形成氟橡胶填充物；分压器板上的引出线穿过不锈钢外壳引出光电倍增管外。较佳地，所述分压器板包括串联的电阻Rl R11，R9、R10和Rll分别并联电容Cl、 C2和C3 ；Rl未连接R2的一端连接光阴极K且由此加载负高压_HV，Rn和Rn+1的连接处接倍增级Dn，n = 1,2,......10 ；Rll未连接RlO的一端连接地电位GND ；阳极A直接输出。其中，Rl取值 6M Ω，R2 取值 4Μ Ω，R3 Rl 1 取值 2Μ Ω，Cl C3 取值 0. 01 μ F。根据以上技术方案可见，本技术能够带来如下有益效果(1)本技术的入射光窗采用端窗式结构，通过管壳顶部接收入射光，端窗结构能够减小整个光电倍增管的体积，可适用于测井仪狭小空间的探测器设计。这种小型的光电倍增管可用于与Φ62. Omm大晶体耦合，设计制造出满足自然伽玛能谱测井仪要求的高性能探测器，探测效率高，工作稳定，提高了整机的测井速度和测量精度。(2)电子学输入系统设计采用栅网状聚焦结构的汇聚极，即电子网状接收器，可以保证光阴极发射的光电子最大程度上被二次电子倍增系统收集。(3) 二次电子倍增系统和阳极设计二次电子倍增系统为了提高了脉冲输出线性，而采用了阳极接地的标准分压方式。该设计可以提供良好的时间分辨率和脉冲均勻性， 可输出大的脉冲线性电流。(4)阳极位于末极倍增极和次末极之间，便于末极电子能被阳极完全接收。(5)本技术采用了抗振设计，包括所有倍增极和阳极固定在两块陶瓷基板Μ、 N上，电子网状接收器通过U型弹片支撑在玻璃内壳内壁，且不锈钢封壳与玻璃内壳间填充氟橡胶，这些部分的设计能够实现组件的抗振，从而提高整个光电倍增管的抗振性能。附图说明图1为本技术光电倍增管的结构示意图。图2为第一基板M和第二基板N在光电倍增管所处位置的示意图。图3为第一基板M和第二基板N及其上倍增级的连接立体示意图。图4为电子网状接收器与玻璃内壳连接关系的示意图。图5为本技术光电倍增管中分压器板的电路图。其中，1-玻璃内壳，2-入射光窗，3-电子网状接收器，5-U型弹片，6_氟橡胶填充物，7-不锈钢外壳，8-分压器板，9-引出线，K-光阴极，A-阳极，D1 D10-倍增级，Μ、N-基板。具体实施方式以下结合附图并举实施例，对本技术进行详细描述。光电倍增管是一种电真空器件，它的工作原理是建立在光电效应，二次电子发射和电子光学的理论基础上的，其工作原理是光子入射到光阴极K上产生光电子，光电子通过电子学输入系统(聚焦系统)进入二次电子倍增系统，电子得到倍增，通过阳极A把电子收集起来，形成阳极电流或电压输出。本技术是对现有光电倍增管的改进，改进主要在于通过入射光窗的结构改进从而减小整个光电倍增管的体积，对二次电子倍增系统进行改进，且重新进行了外形尺寸设计。如图1所示，本技术的光电倍增管包括不锈钢外壳7、玻璃内壳1、入射光窗 2、光阴极K、电子网状接收器3、U型弹片5、第一基板M和第二基板N、倍增级Dl D10、阳极A、氟橡胶填充物6、分压器板8及其引出线9。(1)入射光窗设计玻璃内壳1为具有底面的管体，入射光窗2固接在该管体的开口处，形成端窗式的入射光窗，从而通过管壳顶部接收入射光，其对应的阴极结构形式为透射式(半透明)的光电极。入射光窗材料采用蓝宝石(AL203)，其紫外线的透过率处于透紫玻璃和合成石英之间，短波截止波长可达150nm。本技术的端窗结构可适用于测井仪狭小空间的探测器设计，而采用蓝宝石光窗能保证良好的透过率，而且硬度较大，可以提供足够的耦合强度，有利于抗振设计。(2)光阴极设计玻璃内壳1与入射光窗2固接后密封抽真空，形成真空玻璃体。入射光窗2朝向玻璃内壳1内部的一面为弧形内壁，高温双碱材料镀于该弧形内壁形成光阴极K。本技术的光阴极采用高温双碱(Sb-Na-Cs)材料，灵敏度较高，热电子发射小，与NaI (Tl)闪烁体的发光光谱一致。其特点是可耐150°C高温，可保证高温情况下的光电子输出。(3) 二次电子倍增系统和阳极设计如图2和图3所示，第一基板M和第二基板N为相互平行的长方形板体，材料可以选用陶瓷。板体一侧固定在玻璃内壳1底面内侧，使得板体法线与玻璃内壳1轴线相垂直。第一基板M和第二基板N上分别开有对称的狭缝孔，倍增级Dl DlO采用瓦片式倍增级，通过狭缝孔夹在第一基板M和第二基板N之间，且倍增级Dl DlO组成非直线聚焦结构；阳极A也采用与倍增级相同的方式固定在第一基板M和第二基板N上，且位于末级倍增级和次末级倍增级之间。本技术中二次电子倍增系统为了提高脉冲输出线性，采用锥形分压比形式 3:2: 1——1。该设计可以提供良好的脉冲输出线性。(4)电子学输入系统设计本实施例采用栅网状聚焦结构的汇聚极，即电子网状接收器3。电子网状接收器3 设置于入射光窗2和第本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种光电倍增管，其特征在于，包括：不锈钢外壳（７）、玻璃内壳（１）、采用蓝宝石制成的入射光窗（２）、光阴极（Ｋ）、电子网状接收器（３）、Ｕ型弹片（５）、第一基板（Ｍ）和第二基板（Ｎ）、倍增级Ｄ１～Ｄ１０、阳极（Ａ）、氟橡胶填充物（６）、分压器板（８）及其引出线（９）；玻璃内壳（１）为具有底面的管体，入射光窗（２）固接在该管体的开口处，形成端窗式的入射光窗，玻璃内壳（１）与入射光窗（２）固接后密封抽真空；入射光窗（２）朝向玻璃内壳（１）内部的一面为弧形内壁，高温双碱材料镀于该弧形内壁形成光阴极（Ｋ）；第一基板（Ｍ）和第二基板（Ｎ）为相互平行的长方形板体，板体一侧固定在玻璃内壳（１）底面内侧；第一基板（Ｍ）和第二基板（Ｎ）上分别开有对称的狭缝孔，倍增级Ｄ１～Ｄ１０采用瓦片式倍增级，通过狭缝孔固定在第一基板（Ｍ）和第二基板（Ｎ）之间，且倍增级Ｄ１～Ｄ１０组成非直线聚焦结构；阳极（Ａ）通过狭缝孔固定在第一基板（Ｍ）和第二基板（Ｎ）上，且位于末级倍增级和次末级倍增级之间；电子网状接收器（３）作为采用栅网状聚焦结构的汇聚级，其设置于入射光窗（２）和第一基板（Ｍ），第二基板（Ｎ）之间，电子网状接收器（３）的盘体外沿通过至少三个Ｕ型弹片（５）推顶到玻璃内壳（１）的内壁上，使得电子网状接收器（３）盘体固定；电子网状接收器（３）与第１倍增级Ｄ１连接；倍增级Ｄ１～Ｄ１、阳极（Ａ）、光阴极（Ｋ）分别引出金属导线柱穿过玻璃内壳（１）底面接入分压器板（８）中；分压器板（８）紧贴在玻璃内壳（１）底面外侧，将玻璃内壳（１）连同分压器板（８）一起封装在不锈钢外壳（７）中，玻璃内壳（１）与不锈钢外壳（７）之间填充液体氟橡胶，形成氟橡胶填充物（６）；分压器板（８）上的引出线（９）　穿过不锈钢外壳（７）引出光电倍增管外。...

【技术特征摘要】
1.一种光电倍增管，其特征在于，包括不锈钢外壳(7)、玻璃内壳(1)、采用蓝宝石制成的入射光窗O)、光阴极(K)、电子网状接收器(3)、U型弹片(5)、第一基板(M)和第二基板(N)、倍增级Dl D10、阳极(A)、氟橡胶填充物(6)、分压器板(8)及其引出线(9)；玻璃内壳(1)为具有底面的管体，入射光窗( 固接在该管体的开口处，形成端窗式的入射光窗，玻璃内壳(1)与入射光窗O)固接后密封抽真空；入射光窗( 朝向玻璃内壳 (1)内部的一面为弧形内壁，高温双碱材料镀于该弧形内壁形成光阴极(K)；第一基板(M)和第二基板(N)为相互平行的长方形板体，板体一侧固定在玻璃内壳(1) 底面内侧；第一基板(M)和第二基板(N)上分别开有对称的狭缝孔，倍增级Dl DlO采用瓦片式倍增级，通过狭缝孔固定在第一基板(M)和第二基板(N)之间，且倍增级Dl DlO 组成非直线聚焦结构；阳极(A)通过狭缝孔固定在第一基板(M)和第二基板(N)上，且位于末级倍增级和次末级倍增级之间；电子网状接收器(3)作为采用栅网状聚焦结构的汇聚级，其设置于入射光窗(2)和第一基板(M)，第二基板(N)之间，电子网状接收器C3)的盘体外沿通过至少三个U型弹片(5) 推顶到玻璃内壳(1)的内...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓明，蔡晓波，李敏，程静，张建军，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七一八研究所，
类型：实用新型
国别省市：13