本发明专利技术公开了用于制造诸如电子发射器等真空装置的系统和方法，所述真空装置包括放置于支承栅板上且与所述支承栅板接合的箔出射窗。在一种特定方法中，所述电子发射器的真空腔室在一端处具有用于形成出射窗的薄箔。所述薄箔可以是钛或任何适合的材料，并且所述箔在将该箔安装至所述支承栅板的粘合处理期间内通常将会扩展。在一种制造方法中，所述支承栅板设置有带弧面的表面：所述弧面典型地是光滑的凹陷表面，当真空将所述箔拉向所述栅板时，所述箔一旦扩展就能够搁置于所述光滑的凹陷表面上。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本文中说明的系统和方法涉及诸如电子发射器等真空装置，更具体地涉及在支承结构上具有薄膜以提供出射窗的电子发射器。
技术介绍
从事于真空装置研究的科学家和工程师已经意识到，通过将透射层(典型地是薄箔材料)粘合或密封至支承栅板结构就能够构造出包括(但不限于)电子束发射器和X-射线管的装置的真空出射窗。所述透射层的材料和厚度足以用作能够充分地包含真空的气密性阻挡层，并且足以使在真空中产生的加速电子能够以在所述透射层中最小的能量损失穿过所述透射层而进入大气。虽然诸如美国第6，407，492号专利和PCT公开文本W02010/104439等技术文献披露了可能的材料和厚度的广泛范围，但是典型的透射层包含6-12微米厚的钛或者与诸如铝、二氧化硅或各种聚合物等其它层粘合在一起的钛。所述支承栅板以这样的方式支承所述膜:在使得对穿过所述真空窗结构的加速电子束的阻碍最小化并使热负荷高效消散的同时，能够获得机械稳定性。虽然上述文献披露了用于支承栅板的可能的材料和构造的宽泛范围，但典型的支承栅板是由铜或铜合金构成的。在构造真空腔室出射窗的过程中，所述透射层必须被固定至所述支承栅板，从而形成真空密封或气密密封。可以以多种方式将所述透射层固定至所述支承栅板，这些方式包括(但不限于)机械技术(例如，夹紧机构、丝线密封)或冶金技术(例如，钎焊、粘合或焊接)。具有特别优势的用于将所述透射层固定至所述支承栅板的方法是:在所述透射层之间形成扩散粘合(diffusion bond)以形成气密密封(即，真空密封)。在扩散粘合处理期间，钛箔可能褶皱和形变。褶皱就成为故障点并且这一机械故障可能以箔中的裂缝或洞的形式出现，并且造成失去真空，导致装置无法工作。机械故障导致装置中失去真空，使装置无法工作。因此，在本领域中，需要改进用于提供以薄箔窗密封的真空腔室的系统和方法。
技术实现思路
本文中所述的系统和方法包括(除了其他方面之外)用于制造电子发射器的系统和方法，所述电子发射器包括放置于支承栅板上并接合至所述支承栅板的箔出射窗。更具体地，在一个方面，本文中所述的系统和方法包括用来获得具有如下箔出射窗的发射器或任何真空装置的制造方法:所述箔出射窗在工作期间内褶皱减少，并且所述箔中的由所述支承栅板和所述出射窗的反复加热和冷却导致的褶皱的反复形成而引起的金属疲劳降低，所述反复加热和冷却是由正常工作的通电和断电循环导致的。在一种特定方法中，电子发射器的真空腔室具有薄箔，所述薄箔在所述真空腔室的一端处形成出射窗。薄箔可以是钛或者任何适合的材料。所述箔被放置于支承板上且与该支承板接合。所述支承板典型地是具有孔的金属板，所述孔例如是圆孔阵列或者正方形或长方形开口的栅格。箔平铺在所述栅板上，并且所述栅板为所述薄箔提供机械支承从而减小真空以足够撕裂或破坏所述箔的力将所述薄箔拉入所述腔室的可能性。在将箔型窗接合至支承栅板的期间内，所述箔会热膨胀，并且非弹性箔或部分非弹性箔将永久地或至少在相当长的时间里膨胀。所述支承栅板(如果是弹性的或者至少比所述箔有弹性)将会基于热状态而膨胀和收缩。在一种制造方法中，所述支承栅板被设置有带弧面的表面，所述弧面典型地是光滑的凹陷表面，当所述支承栅板收缩并且真空将所述箔拉向所述栅板时，永久性扩展的箔能够搁置于所述光滑的凹陷表面上。在一个最佳实施方案中，所述支承栅板在该栅板的周缘处(靠近所述箔与所述栅板之间的粘合位置处)具有带弧面的表面。该弧面可以是形成于所述支承栅板的表面上的光滑的凹谷，并且位于靠近所述箔与所述栅板之间的粘合位置的位置处，使得所述弧面靠近所述箔的起始热膨胀的预期位置，并因此接近。如果没有所述弧面，可能会产生更有可能靠近褶皱位置的区域。可供选择地且可替代地，上述弧面可以被形成于整个表面上、靠近中央处、在周边处或这些位置的组合。在进一步的可选实施 方案中，所述弧面的尺寸和形状将会被确定为所述箔的预期弹性膨胀的函数(这是一种实践)，可以被确定为箔材料和支承材料的长度以及这两种材料的线性热膨胀系数之差的函数。更特别地，本文中所述的系统和方法包括用于发射器的出射窗，其包括支承结构，诸如板、栅板、网板或其他适合于为箔、膜或材料层提供机械支承的结构。所述支承板具有允许波束从其中穿过的一系列孔。所述系统还包括粘合在所述支承板上的出射窗箔。所述支承板具有平坦表面和至少一个表面凹陷部，所述表面凹陷部允许所述出射窗箔的各部分能够搁置于该凹陷部内，从而减少褶皱形成。可选择地，所述支承板具有第一形状的所述表面凹陷部，并且在一些实施例中第一形状的所述表面凹陷部相对于所述支承板在横向上延伸。进一步可选择地，第一形状的所述表面凹陷部存在于所述支承板的中央区域，并且在所述支承板的边缘区域中可以存在第二形状的所述表面凹陷部。在一些实施例中，第一形状的所述表面凹陷部相对于所述支承板在纵向上延伸。所述表面凹陷部可以包括至少一个槽，且典型地具有被设定成提供向所述支承板中的逐渐凹入的倾斜角，从而避免所述凹陷部表面的突变。进一步可选择地，所述凹陷部可以经过精加工。所述精加工可以是机械抛光、刷面处理(brush finish)、镀敷、电镀或诸如镀锌等处理。所述精加工可以包含密封剂或涂层。典型地，选择所述精加工以减小在热周期和工作中的发射器周期时施加至所述出射窗箔的机械应力。在另一个方面，本文中所述的系统和方法包括用于具有箔透射层的出射窗的支承板的制造方法，其包括:设置由具有第一热膨胀系数的第一材料构成的支承栅板；设置具有长度、宽度和初始表面积的透射材料层，所述透射材料层覆盖所述支承栅板以在所述支承栅板上形成密封件，所述透射材料层具有不同的第二热膨胀系数；将热膨胀之后的所述透射层的表面积所代表的膨胀表面积确定为至少所述第一热膨胀系数和所述第二热膨胀系数的函数；并且在所述支承栅板上形成弧面，使得所述支承栅板在所述弧面的上表面上具有能够与所述膨胀表面积相比拟的表面积。可选择地，所述方法进一步包括将所述透射材料层的所述膨胀表面积确定为由如下原因导致增加的热量所引起的热膨胀的函数的步骤:扩散粘合操作、激光焊接、化学粘合、电子束或X-射线轰击或者能够使所述透射材料层热量增加的任何处理。所述方法可以将弧面置于被确定为起始位置的位置处，或者可以在所述支承栅板的整个上表面大体上均匀地布置所述弧面以形成图案，或者可以采用这二者的组合。可选择地，所述方法还可以包括定位透射材料层上的代表着热膨胀处理开始位置的膨胀起始点的步骤。所述定位的步骤可以包括:识别接近于所述支承栅板与所述透射材料层之间的接合点跟所述透射材料层的自由部之间的边界的位置。所述方法还可以选择对于所述弧面的表面精加工。所述精加工可以被应用至整个支承结构或者仅被应用至可能需要精加工的弧面的凹陷表面。精加工工艺可以是机械抛光、刷面处理、镀敷、电镀或诸如镀锌等处理。所述精加工可以包含密封剂或弧面涂层。附图说明随附的权利要求书阐明了本文中说明的系统和方法。然而，出于解释的目的，在下面的图中阐明了几个实施例。图1A至图1C示出了包括支承底座和支承栅板的真空窗结构的示例。图2A和图2B示出了支承栅板的上表面中的弧面(contour)。图3图示了包括边缘弧面和主体弧面的支承栅板，所述边缘弧面由成小角度的槽构成，所述主体弧面是与所述支承栅本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：肯尼思·J·巴里，马克·T·布朗，迈克尔·L·布法诺，热拉尔德·M·弗里曼，彼得·M·金，马修·A·梅德福，安妮·L·特斯托尼，史蒂文·R·瓦尔德，
申请(专利权)人：日立造船株式会社，
类型：
国别省市：
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