第三、四講-微光夜視技術(shù)與薄膜技術(shù)課件

微光夜視技術(shù)和薄膜電子技術(shù)第三、四講-微光夜視技術(shù)與薄膜技術(shù)ppt課件11微光夜視技術(shù)和像增強(qiáng)器的發(fā)展2多堿陰極和GaAs光電陰極的制備3微通道板與離子阻擋膜4熒光屏5像增強(qiáng)器的性能參數(shù)及測(cè)試原理6目前研究的內(nèi)容1微光夜視技術(shù)和像增強(qiáng)器的發(fā)展21微光夜視技術(shù)和像增強(qiáng)器的發(fā)展夜視技術(shù)是研究在夜間低照度條件下，用開拓觀察者視力的方法以實(shí)現(xiàn)夜間隱蔽觀察的一種技術(shù)。它采用光電子成像的方法來(lái)緩和或克服人眼在低照度下以及有限光譜響應(yīng)下的限制，以開拓人眼的視覺(jué)。夜視技術(shù)始于二十世紀(jì)三十年代。1934年第一個(gè)紅外變像管在德國(guó)問(wèn)世，開創(chuàng)了夜視技術(shù)的新紀(jì)元。微光像增強(qiáng)器是一種光電器件，是微光夜視技術(shù)的核心器件，它是微光夜視器材的性能和價(jià)格的決定性因素。1微光夜視技術(shù)和像增強(qiáng)器的發(fā)展3微弱的光學(xué)圖像自然景物微弱的電子圖像增強(qiáng)的電子圖像增強(qiáng)的光學(xué)圖像物鏡光陰極微通道板熒光屏目鏡像增強(qiáng)器

像增強(qiáng)器和夜視系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理微弱的自然微弱的增強(qiáng)的增強(qiáng)的物鏡光陰極微通道板熒光屏目鏡像增4

2微光夜視技術(shù)和像增強(qiáng)器的發(fā)展微光夜視的發(fā)展始于1936年，它是研究微弱圖像信號(hào)的增強(qiáng)、轉(zhuǎn)換、傳輸、存儲(chǔ)、處理的一項(xiàng)專門技術(shù)。它分為直視系統(tǒng)和間視系統(tǒng)兩種，直視系統(tǒng)稱為微光夜視儀，它是利用目標(biāo)反射的星光、月光和大氣輝光通過(guò)像增強(qiáng)器增強(qiáng)達(dá)到人眼能進(jìn)行觀察的一種夜視儀器。a第一代微光夜視1962年美國(guó)制成第一代微光夜視儀，以纖維光學(xué)面板作為輸入、輸出窗三級(jí)級(jí)聯(lián)耦合的像增強(qiáng)器為核心器件。2微光夜視技術(shù)和像增強(qiáng)器的發(fā)展5一代像增強(qiáng)器結(jié)構(gòu)示意圖一代像增強(qiáng)器結(jié)構(gòu)示意圖6b.第二代微光夜視1970年研制成第二代微光夜視儀，以利用微通道板的像增強(qiáng)器為核心器件b.第二代微光夜視7二代、超二代和三代像增強(qiáng)器結(jié)構(gòu)示意圖二代、超二代和三代像增強(qiáng)器結(jié)構(gòu)示意圖8光陰極光電轉(zhuǎn)換微道板電子倍增熒光屏電光轉(zhuǎn)換微光夜視技術(shù)特點(diǎn)和作用--微光核心器件工作原理光陰極微道板熒光屏微光夜視技術(shù)特點(diǎn)和作用9（m)n

倍增次數(shù)二次電子倍增系數(shù)微光夜視技術(shù)特點(diǎn)和作用微光核心器件工作原理（m)n微光夜視技術(shù)特點(diǎn)和作用10工作時(shí)加三個(gè)電壓，光電陰極~通道板輸入端通道板兩端，通道板輸出端~熒光屏工作時(shí)加三個(gè)電壓，光電陰極~通道板輸入端11c.第三代微光夜視1979年美國(guó)ITT公司研制出第三代微光夜視儀，是在二代薄片管的基礎(chǔ)上，將多堿光電陰極置換為GaAs負(fù)電子親和勢(shì)光電陰極。第三、四講-微光夜視技術(shù)與薄膜技術(shù)ppt課件12第三、四講-微光夜視技術(shù)與薄膜技術(shù)ppt課件13

微光像增強(qiáng)器系列微光像增強(qiáng)器系列14d.超二代微光夜視1989年，JacquesDupuy等人研制成了超二代像增強(qiáng)器]。超二代管是在二代管的基礎(chǔ)上，通過(guò)提高光陰極的靈敏度（靈敏度由300-400μA/lm提高到600μA/lm以上），減小微通道板噪聲因數(shù)，提高輸出信噪比（改進(jìn)微通道板的性能）和改善整管的MTF，使鑒別率和輸出信噪比提高到接近三代管的水平。d.超二代微光夜視15

微光像增強(qiáng)器系列微光像增強(qiáng)器系列16E第四代微光夜視1998年美國(guó)Litton公司和ITT公司研制出無(wú)離子阻擋膜或薄離子阻擋膜微通道板，具有自動(dòng)門控電源的新一代像增強(qiáng)器，以它為核心部件的夜間觀瞄器材稱為第四代微光夜視儀。第三、四講-微光夜視技術(shù)與薄膜技術(shù)ppt課件17微光夜視技術(shù)特點(diǎn)及作用微光夜視技術(shù)核心器件微光夜視技術(shù)特點(diǎn)及作用181Thinion-barrierfilm/高性能，薄的離子阻擋膜2LownoisefigureMCP/低噪聲因子微通道板3Gatedpowersupply/門控電源1Thinion-barrierfilm/高性能，薄的19典型應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)典型應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)20世界各國(guó)的發(fā)展概況需求牽引，微光夜視發(fā)展規(guī)劃、計(jì)劃（例Omnibus三代微光計(jì)劃）美國(guó)國(guó)防部美陸軍實(shí)驗(yàn)室斯坦福、亞里桑拉、佛吉尼亞等大學(xué)ITT公司/EOIntervac公司Litton公司EO國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)室：微光新原理、新技術(shù)前瞻性、基礎(chǔ)性和演示驗(yàn)證微光器件和整機(jī)承包商，通過(guò)投標(biāo)競(jìng)標(biāo)承攬合同，提供裝備世界各國(guó)的發(fā)展概況需求牽引，微光夜視發(fā)展規(guī)劃、計(jì)劃（例Omn21俄羅斯俄羅斯22歐洲法國(guó)：PHOTONICS(超二代）荷蘭：DELFT以色列歐洲法國(guó)：PHOTONICS(超二代）23中國(guó)中國(guó)242多堿陰極和GaAs光電陰極的制備多堿陰極的制備1955年，Sommer首先發(fā)表了關(guān)于多堿陰極的報(bào)道，這種陰極是由Na2KSb構(gòu)成基底層，然后對(duì)它進(jìn)行表面處理，在其表面覆蓋銫以降低其表面勢(shì)壘。多堿陰極具有很高的靈敏度，剛問(wèn)世初期就達(dá)到180μA/lm以上，多堿陰極的光譜響應(yīng)也很寬，它的長(zhǎng)波閾值可延伸至900nm以外，它的熱發(fā)射電流卻很小，約10－16A/cm2，所以在微光夜視、光輻射探測(cè)、高速攝影等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，它最重要的應(yīng)用是在微光夜視方面。2多堿陰極和GaAs光電陰極的制備25多堿陰極光電陰極薄膜采用真空蒸鍍法Na，K，Sb，Cs堿源真空系統(tǒng)、烘烤系統(tǒng)陰極組件多堿陰極光電陰極薄膜Na，K，Sb，Cs真空系統(tǒng)、烘烤系統(tǒng)陰26目前國(guó)外超二代像增強(qiáng)器中的陰極靈敏度已超過(guò)800μA/lm；一代、二代及超二代像增強(qiáng)器被廣泛應(yīng)用在武器瞄準(zhǔn)鏡、坦克上的微光觀察儀、夜視眼鏡等微光系統(tǒng)中。多堿光電陰極由Na2KSb構(gòu)成基底層，然后對(duì)它進(jìn)行表面處理，在其表面覆蓋銫以降低其表面勢(shì)壘，制備時(shí)通過(guò)Sb、K、Na和Cs源的蒸發(fā)在基片上形成光電發(fā)射層。第三、四講-微光夜視技術(shù)與薄膜技術(shù)ppt課件27GaAs光電陰極根據(jù)Spicer光電發(fā)射的三階段模型，50年代末光電陰極理論已建立在半導(dǎo)體概念的基礎(chǔ)之上。60年代中期，這一逐步成熟的領(lǐng)域又取得了突破性進(jìn)展，對(duì)半導(dǎo)體光電發(fā)射的進(jìn)一步研究導(dǎo)致了負(fù)電子親和勢(shì)（NEA）光電陰極的誕生。制備NEA光電陰極是用銫（Cs）、氧（O）對(duì)P型Ⅲ-Ⅴ族單晶化合物進(jìn)行表面激活，使表面具有負(fù)的電子親和勢(shì)。GaAs光電陰極28GaAs光電陰極1965年Scheer和VanLaar首次報(bào)道了CaAs:Cs零電子親和勢(shì)光電陰極[69]，其反射式積分靈敏度達(dá)550μA/lm。三年后A.A.Turnbull和G.B.Evans用Cs、O交替覆蓋CaAs表面獲得了NEA光電陰極。此后，NEA光電陰極的理論研究及制備技術(shù)迅速發(fā)展。GaAs光電陰極29GaAs光電陰極在微光夜視領(lǐng)域，應(yīng)用NEA光電陰極的第三代像增強(qiáng)器大大擴(kuò)展了夜視儀器的視距，改善了觀察效果，開拓了微光夜視儀在夜視眼鏡、遠(yuǎn)距離偵察、夜航和衛(wèi)星定位等方面的應(yīng)用?，F(xiàn)在，使用NEA光電陰極的三代微光器件已經(jīng)廣泛用于頭盔駕駛儀，車載、機(jī)載及單兵偵察的微光夜視眼鏡中，它們?cè)诂F(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)，特別是夜戰(zhàn)中，發(fā)揮了重要的作用。GaAs光電陰極302GaAs光電陰極目前，國(guó)外生產(chǎn)的反射式NEA光電陰極的靈敏度已達(dá)到2400μA/lm，最高可達(dá)到3200μA/lm，透射式陰極的靈敏度也可以超過(guò)2000μA/lm以上，應(yīng)用NEA光電陰極的光電管、光電倍增管和三代像增強(qiáng)器等器件也已商品化。國(guó)內(nèi)的三代器件正在處于實(shí)用化。2GaAs光電陰極31GaAs光電陰極的結(jié)構(gòu)GaAs單晶+銫氧激活GaAs光電陰極的結(jié)構(gòu)GaAs單晶+銫氧激活32GaAs光電陰極的制備對(duì)NEA光電陰極要求陰極材料晶體的位錯(cuò)密度要小，摻雜要適度，電子擴(kuò)散長(zhǎng)度要長(zhǎng)，表面要均勻且厚度可控制。用外延法生長(zhǎng)晶體可滿足這些要求。早期生長(zhǎng)NEA光電陰極的外延層，多采用汽相外延（VPE）和液相外延（LPE），或汽相和液相的混合外延法（hybrid），也有用分子束外延（MBE）。GaAs光電陰極的制備33GaAs光電陰極的制備當(dāng)前研制和生產(chǎn)NEA光電陰極最成功的是用金屬有機(jī)化合物汽相淀積法（MOCVD或MOVPE）]，因?yàn)樗梢杂脕?lái)進(jìn)行大面積、均勻、超薄、多層的半導(dǎo)體生長(zhǎng)，它開辟了NEA陰極的工業(yè)化生產(chǎn)途徑。MOCVD技術(shù)是1968年由H.M.Munasevit等人提出，MOCVD法最早用于NEA光電陰極外延層的生長(zhǎng)是在1976年，目前，MOCVD法已成為制備NEA光電陰極最常用的方法。GaAs光電陰極的制備34第三、四講-微光夜視技術(shù)與薄膜技術(shù)ppt課件35GaAs光電陰極的制備激活過(guò)程實(shí)際就是將NEA光電陰極表面的電子親和勢(shì)降到負(fù)電子親和勢(shì)狀態(tài)的過(guò)程。通常將外延生長(zhǎng)的單晶片進(jìn)行腐蝕，露出光電發(fā)射層，經(jīng)化學(xué)清洗后送進(jìn)超高真空室進(jìn)行激活。激活過(guò)程一般包括超高真空的獲得，表面清洗與分析，最后用銫氧處理。GaAs光電陰極的制備36GaAs光電陰極的制備NEA光電陰極的激活是將原子清潔的GaAs表面與Cs、O作用形成很低的表面逸出功。非常少量的其它物質(zhì)污染都會(huì)妨礙NEA的建立，因此10-8Pa以上的超高真空度就成了NEA光電陰極激活的首要條件。腐蝕過(guò)的GaAs單晶片首先進(jìn)行化學(xué)清洗，然后通過(guò)陰極傳遞裝置將基片送入真空系統(tǒng)進(jìn)行高溫?zé)崆逑矗瑹崆逑吹臏囟纫话阍?00~650℃，熱清洗的作用是將表面的自然氧化物、殘余氣體、有機(jī)物及來(lái)自真空系統(tǒng)各構(gòu)件表面的氣體分子等污染去除。GaAs光電陰極的制備37GaAs光電陰極的制備晶片經(jīng)熱清洗后，便可進(jìn)行銫氧處理。最初人們采用A.A.Turnbull和G.B.Evans在1968年提出的標(biāo)準(zhǔn)激活法，又稱“yo-yo”法。D.G.Fisher與G.O.Fowler證明，在標(biāo)準(zhǔn)的加熱清潔、“yo-yo”激活之后，再來(lái)一次溫度較低的加熱和“yo-yo”激活，可將陰極的光電發(fā)射提高30％左右，這種激活方法通常稱為“高－低溫兩步激活”法。GaAs光電陰極的制備38光電陰極的評(píng)價(jià)積分靈敏度積分靈敏度是指像增強(qiáng)器中的光電陰極在輻射源的連續(xù)輻射的作用下，單位光通量所產(chǎn)生的飽和光電流。單位為μA/lm，流明（lm）這個(gè)單位是基于人眼視見(jiàn)函數(shù)的。測(cè)試積分靈敏度時(shí)，常采用國(guó)際上公認(rèn)的色溫為2856K的鎢絲白熾燈作為標(biāo)準(zhǔn)光源。積分靈敏度是像增強(qiáng)器的一個(gè)非常重要的指標(biāo)，它簡(jiǎn)潔、直觀地反映了像增強(qiáng)器中光電陰極的總的光電發(fā)射能力。光電陰極的評(píng)價(jià)積分靈敏度39光電陰極的評(píng)價(jià)在入射光的某一波長(zhǎng)，輻射功率為1W的單色光照射下，光電陰極所產(chǎn)生的光電流稱為光電陰極在該波長(zhǎng)下的光電靈敏度。式中I為光電流，單位為安培（A）或毫安（mA），W為入射輻射功率，單位為瓦（W），因此S（λ）的單位為安培/瓦（A/W）或毫安/瓦（mA/W），通常采用后者。光電陰極的評(píng)價(jià)在入射光的某一波長(zhǎng)，輻射功率為1W的單色光照射403微通道板與離子阻擋膜通道式連續(xù)打拿極電子倍增器的概念最早出現(xiàn)于1930年，到60年代，隨著人們對(duì)鉛玻璃燒氫工藝及二次電子發(fā)射能力的探知和掌握，以及發(fā)現(xiàn)連續(xù)打拿極的增益決定于通道長(zhǎng)徑比而非通道的絕對(duì)長(zhǎng)度或直徑，前蘇聯(lián)的科研機(jī)構(gòu)、美國(guó)的Bendix實(shí)驗(yàn)室和英國(guó)的Mullard實(shí)驗(yàn)室，對(duì)微通道板的實(shí)驗(yàn)研究工作取得實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。3微通道板與離子阻擋膜通道式連續(xù)打拿極電子倍增器的概念最早41真正的突破是在借助熔合纖維光學(xué)加工方法的基礎(chǔ)上，得以實(shí)現(xiàn)較小通道孔徑的微通道板（早期的微通道板通道孔徑約為25μm-12μm），并轉(zhuǎn)化成為一種可以工業(yè)實(shí)用的微通道板制造技術(shù)，成功的應(yīng)用于微光像增強(qiáng)器。微通道板像增強(qiáng)器技術(shù)的出現(xiàn)，標(biāo)志著微光像增強(qiáng)技術(shù)從第一代發(fā)展到第二代；而負(fù)電子親和式的砷化鎵光陰極像增強(qiáng)器技術(shù)的出現(xiàn)，又使微光像增強(qiáng)技術(shù)又從第二代發(fā)展到第三代。真正的突破是在借助熔合纖維光學(xué)加工方法的基礎(chǔ)上，得以實(shí)現(xiàn)較小42微通道板是由可多達(dá)數(shù)百萬(wàn)個(gè)規(guī)則緊密排列的細(xì)微玻璃通道組成的通道式電子倍增器，每個(gè)通道即構(gòu)成了一個(gè)單獨(dú)的連續(xù)打拿極倍增單元，兩個(gè)端面鍍有鎳鉻金屬膜層，其外環(huán)是同樣鍍有鎳鉻金屬膜層的由實(shí)體玻璃構(gòu)成的實(shí)體邊，平整的實(shí)體邊可以提供很好的端面接觸以便施加電壓。微通道板是由可多達(dá)數(shù)百萬(wàn)個(gè)規(guī)則緊密排列的細(xì)微玻璃通道組成的通43第三、四講-微光夜視技術(shù)與薄膜技術(shù)ppt課件44微通道板必須工作于真空環(huán)境中，微通道板的工作機(jī)理，就是利用通道內(nèi)表層在一定能量的電子碰撞下可產(chǎn)生二次電子的特性，二次電子在電場(chǎng)的作用下沿通道加速前進(jìn)，經(jīng)過(guò)重復(fù)多次的碰撞和電子倍增過(guò)程，最后在高電勢(shì)輸出端面有大量的電子輸出產(chǎn)生，這個(gè)過(guò)程被形象的比喻為“電子雪崩”。微通道板必須工作于真空環(huán)境中，微通道板的工作機(jī)理，就是利用通45入射電子接觸電極單通道二次電子輸出電子入射電子接觸電極單通道二次電子輸出電子46（m)n

倍增次數(shù)二次電子倍增系數(shù)（m)n47微通道板通道內(nèi)壁結(jié)構(gòu)呈非均勻的分層結(jié)構(gòu)，各成份濃度分布不同。表層是厚度約10-20nm的富SiO2層，之下是約為0.15μm-0.30μm厚度的還原層，而最外表面則是厚度僅1.0～1.5nm的表面偏析的堿金屬離子單分子層。在距表層200nm左右范圍內(nèi)吸附有氣體，主要是H2，H2O、N2，碳氧化物。這些氣體一部份源于玻璃基體本身的制造過(guò)程，另一部份源于氫還原過(guò)程，如H2、H2O和N2。二次電子的逸出深度通常為3.3nm左右，因此二次電子發(fā)射產(chǎn)生于富硅層。微通道板通道內(nèi)壁結(jié)構(gòu)呈非均勻的分層結(jié)構(gòu)，各成份濃度分布不同。48增益是微通道板的重要特性，微通道板的增益決定于外加電壓、長(zhǎng)徑比、首次撞擊的二次電子產(chǎn)額和通道內(nèi)壁二次電子發(fā)射特性。但微通道板增益特性的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)與其應(yīng)用的工作條件和工作狀態(tài)密切相關(guān)。必須滿足其工作電壓與通道長(zhǎng)徑比的最佳比值22左右。因此對(duì)于不同工作電壓要求下的微通道板，其長(zhǎng)徑比有所不同，如某些微通道板探測(cè)器，工作電壓為1200V，其長(zhǎng)徑比設(shè)計(jì)在60∶1；而在像增強(qiáng)器中，微通道板的工作電壓一般不超過(guò)1000V，因此微通道板的長(zhǎng)徑比通常設(shè)計(jì)在(40∶1)～(55∶1)范圍內(nèi)。增益是微通道板的重要特性，微通道板的增益決定于外加電壓、長(zhǎng)徑49微通道板通道內(nèi)壁都不同程度的吸附著一定的氣體，在工作狀態(tài)下，通道內(nèi)接近輸出面端口處吸附的殘余氣體分子，在受到大電流密度的電子流撞擊時(shí)，電離成正離子，并受到電場(chǎng)的吸引而向輸入面方向漂移和加速，形成離子反饋，其中某些獲得足夠能量的正離子，在撞擊通道內(nèi)壁時(shí)還會(huì)產(chǎn)生二次電子。離子反饋到光陰極，也將在光陰極上產(chǎn)生額外的二次電子。微通道板通道內(nèi)壁都不同程度的吸附著一定的氣體，在工作狀態(tài)下，50微通道板工作狀態(tài)下產(chǎn)生的正離子反饋，在三代像增強(qiáng)器中造成的嚴(yán)重后果，就是造成砷化鎵光陰極靈敏度迅速衰減。這是由于砷化鎵光陰極，是通過(guò)在表面沉積銫氧層敏化激活而獲得的負(fù)電子親合勢(shì)，而銫氧層的化學(xué)完整性決定砷化鎵光陰極的工作壽命，但微通道板工作狀態(tài)下產(chǎn)生的離子反饋，將嚴(yán)重?fù)p害敏化層的化學(xué)完整性。微通道板工作狀態(tài)下產(chǎn)生的正離子反饋，在三代像增強(qiáng)器中造成的嚴(yán)51對(duì)于微通道板離子反饋的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是反饋離子電荷總量與輸出電子電荷總量之比（Ni/Ne，），正常工作狀態(tài)下的超二代像增強(qiáng)器，其后組件（包括微通道板和熒光屏）的Ni/Ne約為2×10-4離子/電子，這種程度的離子反饋，對(duì)于砷化鎵光陰極，在無(wú)離子阻擋膜的情況下，工作壽命僅能維持不足100小時(shí)。對(duì)于微通道板離子反饋的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是反饋離子電荷總量與輸出電子電52三代像增強(qiáng)器為此在微通道板的輸入面上增加一層一定厚度的多孔狀氧化鋁或氧化硅的離子阻擋膜以徹底阻絕電離氣體分子的離子反饋，來(lái)保證砷化鎵光陰極足夠的工作壽命并使成像質(zhì)量得到改善。離子反饋膜終究也是一種形式的屏障，對(duì)來(lái)自光陰極的電子起到散射和阻擋的作用，特別是使得撞擊在通道間壁上的反彈電子，在離子阻擋膜上產(chǎn)生散射形成多次反彈，并使得部份電子最終其能量不足以無(wú)法穿越離子阻擋膜，因而不僅大大降低了微通道板的探測(cè)效率，增加了微通道板和三代像增強(qiáng)器的噪聲因子，還增加了暈輪。三代像增強(qiáng)器為此在微通道板的輸入面上增加一層一定厚度的多孔狀53第三、四講-微光夜視技術(shù)與薄膜技術(shù)ppt課件54離子阻擋膜的質(zhì)量和厚度是影響三代像增強(qiáng)器的信噪比和調(diào)調(diào)制傳遞函數(shù)及工作壽命的關(guān)鍵因素。當(dāng)離子阻擋膜厚度為80?時(shí)，減少了約2/3的來(lái)自于光陰極的電子通過(guò)，即對(duì)于1800μA/lm的光陰極，那么其光陰極靈敏度實(shí)際有效利用率為1/3，因此信噪比相當(dāng)于光陰極靈敏度只有600μA/lm的超二代像增強(qiáng)器。離子阻擋膜厚度通常一般在25?到100?，可以在降低微通道板離子反饋的基礎(chǔ)上，減薄離子阻擋膜的厚度，使來(lái)自光陰極的電子在離子阻擋膜上發(fā)生的反彈式散射更多的轉(zhuǎn)化為穿透式散射以提高穿透率，改善三代像增強(qiáng)器的信噪比和對(duì)比度傳遞特性。離子阻擋膜的質(zhì)量和厚度是影響三代像增強(qiáng)器的信噪比和調(diào)調(diào)制傳遞55由于MCP材料特性的限制，部件處理溫度不得大于450℃，故在MCP上制備的Al2O3膜是非晶態(tài)膜?？紤]到MCP性能和以后器件的批量生產(chǎn)，選用直流濺射設(shè)備制備Al2O3膜。通過(guò)大量試驗(yàn)摸索，制備Al2O3膜的最佳工藝條件是：直流電壓900V，電流55A，靶材選用5個(gè)9高純鋁，連續(xù)濺射20min，可得到(3.0～40)nm膜厚的Al2O3。實(shí)驗(yàn)證明，這種方法制備的Al2O3膜，針孔小，致密度好，20×電子顯微鏡下檢測(cè)膜層無(wú)亮點(diǎn)。離子阻擋膜的成膜技術(shù)由于MCP材料特性的限制，部件處理溫度不得大于450℃56M25/6-1微通道板的主要性能指標(biāo)及參數(shù)板直徑(PlateDiameter)：24.80±0.04）mm有效直徑(ActiveDiameter)：18.8mm～20.4mm通道直徑(ChannelDiameter)：6μm厚度(PlateThickness)：0.28mm～0.32mm開口面積比(OpenAreaRatio)：≥60%斜切角(BiasAngle)：6o±1o電阻(Resistance)：(80～300)MΩ增益(Gain)(20μA·h電子沖刷,@20μA·hscrub)：≥500增益均勻性(GainUniform)：4級(jí)以內(nèi)M25/6-1微通道板的主要性能指標(biāo)及參數(shù)57芯皮玻璃組合拉單絲單絲六角緊密排列捆扎成棒拉復(fù)絲將復(fù)絲按有效區(qū)尺寸的要求排列在熱壓模具中實(shí)體邊玻璃拉單絲單絲六角緊密排列捆扎成棒拉復(fù)絲真空機(jī)械熱熔壓斜切成片滾圓倒角研磨拋光酸蝕除芯氫還原蒸鍍電極檢驗(yàn)包裝包裝芯皮玻璃組合拉單絲單絲六角緊密排列捆扎成棒拉復(fù)絲將復(fù)絲按有效58微通道板的皮玻璃是構(gòu)成并決定微通道板性能的功能玻璃，因此被稱為微通道板玻璃。微通道板玻璃為鉛硅酸鹽玻璃，其成份通常由堿金屬氧化物，堿土金屬氧化物和可還原金屬氧化物如PbO和（或）Bi2O3、和SiO2和少量的Al2O3所組成。SiO2是玻璃形成體，而堿金屬氧化物堿土金屬氧化物和可還原金屬氧化物是網(wǎng)絡(luò)外體。微通道板的皮玻璃是構(gòu)成并決定微通道板性能的功能玻璃，因此被稱5981613502C87-2MCP10NV30PSiO26773636662B2O3————4Na2O0.2511——K2O6.47———Rb2O1.2——20.2Cs2O0.2——11.8CaO————3MgO————3BaO114312PbO241117.82812Bi2O3—1.80.2—0.2Al2O3—13——Sb2O30.10.1As2O30.10.10.10.10.181613502C87-2MCP10NV30PSiO267760由于最后的通道是通過(guò)酸溶除芯而形成的，因此要求芯玻璃盡可能的容易被酸溶蝕，同時(shí)皮玻璃盡可能的能夠耐受酸的侵蝕。通常以二者在相同條件下的酸溶速率差作為衡量標(biāo)準(zhǔn)，基本要求是芯皮玻璃的酸溶速率相差應(yīng)達(dá)到2×103倍，最低也不得低于1×103倍。微通道板的芯玻璃多采用以硼酸鹽玻璃系統(tǒng)，B2O3的三面體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)要比SiO2形成的四面體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度小得多，硼氧網(wǎng)絡(luò)易于被酸溶蝕。由于最后的通道是通過(guò)酸溶除芯而形成的，因此要求芯玻璃盡可能的61OxideX-5X-7B2O32424SiO23142BaO+SrO+CaO3228La2O3+Y2O3137OxideX-5X-7B2O32424SiO23142BaO62對(duì)實(shí)體邊玻璃的要求是應(yīng)與微通道板玻璃具有相適應(yīng)的熱匹配性、熱工作溫度和耐酸性。實(shí)體邊玻璃可以以皮玻璃或其它相似玻璃作為替代來(lái)構(gòu)筑。要求其與微通道板玻璃良好的熱物理匹配，良好的機(jī)械性能和化學(xué)性能。對(duì)實(shí)體邊玻璃的要求是應(yīng)與微通道板玻璃具有相適應(yīng)的熱匹配性、熱63拉絲、排屏工藝從拉單絲開始，首先將符合公差范圍管棒組合清潔烘干，在專用拉絲機(jī)上拉單絲。將準(zhǔn)備好的管棒組合體固定在拉絲機(jī)送料支架上，送入加熱爐，然后升溫，當(dāng)溫度達(dá)到拉絲溫度時(shí)（800～850℃，因玻璃不同有所不同），進(jìn)行拉絲。扎復(fù)絲棒：將拉制好的單絲按尺寸范圍分成幾組，清洗之后，挑選在尺寸范圍內(nèi)的絲分別排列在六角形模具中，捆扎成六方形復(fù)絲棒。拉絲、排屏工藝從拉單絲開始，首先將符合公差范圍管棒組合清潔64拉復(fù)絲：將捆扎好的復(fù)絲棒在拉絲機(jī)上拉制六角形復(fù)絲，復(fù)絲拉制溫度為805℃左右，并自動(dòng)切割成壓板所需要的長(zhǎng)度，收集在復(fù)絲收集器中。拉制復(fù)絲，決定通道的最后尺寸，板結(jié)構(gòu)質(zhì)量的好壞，基本上取決于復(fù)絲的質(zhì)量。拉制的復(fù)絲徑測(cè)量、復(fù)絲挑選熱切。將挑選好的60mm長(zhǎng)的復(fù)絲，包括排列在有效區(qū)以外的實(shí)體邊玻璃復(fù)絲，按有效區(qū)的尺寸要求，排列在模具中。拉復(fù)絲：將捆扎好的復(fù)絲棒在拉絲機(jī)上拉制六角形復(fù)絲，復(fù)絲拉制溫65壓屏工藝壓屏工藝采用的是機(jī)械真空熔壓法。壓屏的工藝過(guò)程就是將排在模具中的每根復(fù)絲，在一定的溫度和壓力下熔合成復(fù)絲陣列的過(guò)程。排屏過(guò)程中六角形復(fù)絲整齊排列于由六個(gè)滑塊組成的六楞形熔壓模具中，送入熔壓爐。熔壓時(shí)的溫度在640℃左右（在芯玻璃的轉(zhuǎn)變溫度和軟化溫度之間，略高于皮料的軟化溫度），并抽到真空達(dá)10-8托～10-10托，保持一段時(shí)間，使整個(gè)板溫度均勻。然后加壓，使六個(gè)滑塊以同樣的壓力同時(shí)向中心擠壓，依靠皮玻璃的軟化，使復(fù)絲緊密地粘合成一個(gè)整體，即形成微通道板毛坯屏段。壓屏工藝壓屏工藝采用的是機(jī)械真空熔壓法。壓屏的工藝過(guò)程就是66冷加工工藝把熔壓好的微通道板毛坯屏段，用502膠固定在多線切割機(jī)支架上，按一定的長(zhǎng)徑比，留有余量，切割成具有一定傾角的薄片。長(zhǎng)徑比一般為40～60之間，傾角6°～15°。多線切割機(jī)的切割機(jī)理完全不同于內(nèi)圓切片機(jī)，首先它是用φ0.08～φ0.18mm的金屬線為切割材料，將金屬線纏繞在導(dǎo)線輪上，驅(qū)動(dòng)導(dǎo)線輪和MCP屏段作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，砂漿磨削、冷卻達(dá)到磨切晶片的目的。冷加工工藝把熔壓好的微通道板毛坯屏段，用502膠固定在多線切67第三、四講-微光夜視技術(shù)與薄膜技術(shù)ppt課件68采用多線切割可以提高微通道板的表面質(zhì)量，提高厚度平行差的一致性，為雙面精磨、拋光做好準(zhǔn)備。切片后是膠條，隨后在滾圓機(jī)上滾成一圓柱體。拆條清洗后得到微通道板毛坯板子，最后將毛坯板子進(jìn)行倒角、清洗、送檢。采用多線切割可以提高微通道板的表面質(zhì)量，提高厚度平行差的一致69將倒角后的微通道板毛坯板子上雙面精磨機(jī)，用W10的金剛砂研磨，然后留一定的尺寸上雙面拋光機(jī)。用氧化鈰拋光成設(shè)計(jì)要求的尺寸、面形和光潔度。拋光之后，用若干種化學(xué)清洗劑清洗和超聲清洗，保存在氮?dú)夤裰谢蚋稍锲髦?，這種板坯的加工，與光學(xué)鏡片的加工工藝相同。但因?yàn)槲⑼ǖ腊迨莾煞N玻璃的復(fù)合材料，而芯料又易腐蝕，所以它比加工一般的光學(xué)玻璃鏡片更為困難。將倒角后的微通道板毛坯板子上雙面精磨機(jī)，用W10的金剛砂研磨70腐蝕工藝首先將微通道板拋光片超聲清洗干凈，用多槽清洗機(jī)進(jìn)行自動(dòng)清洗。先用酒精（或酒精和乙醚的混合液）擦洗之后，再依次置入雙氧水溶液、去離子水、蒸餾酒精等。清洗之后，置入動(dòng)態(tài)稀酸溶液中，同時(shí)伴以超聲振動(dòng)或磁力攪拌，進(jìn)行腐蝕。待所有通道中的可溶玻璃芯溶解干凈并全通之后，再腐蝕一段時(shí)間，以便在通道的內(nèi)表面形成一層富SiO2層。之后，再進(jìn)行上述清洗，最后真空烘干腐蝕工藝首先將微通道板拋光片超聲清洗干凈，用多槽清洗機(jī)進(jìn)行71第三、四講-微光夜視技術(shù)與薄膜技術(shù)ppt課件72氫還原工藝為使通道壁上形成具有合適面電阻率的二次電子發(fā)射表面，須將腐蝕掉芯的MCP裝在能使氣流強(qiáng)迫通過(guò)MCP通道的氫還原爐的板架上。先在氮?dú)庵屑訜岬竭€原溫度，然后再通入氫氣進(jìn)行還原。氫氣應(yīng)先經(jīng)凈化器以及其他氫純化措施，使之氫的純度優(yōu)于ppm。將含有Pb、Bi等重離子的微通道板放在氫氣中還原處理，在高溫下氫氣從微通道板表面擴(kuò)散進(jìn)入玻璃內(nèi)部，將內(nèi)部中的Pb、Bi離子還原出來(lái)。氫還原工藝為使通道壁上形成具有合適面電阻率的二次電子發(fā)射表73鍍電極膜工藝用沉積鎳鉻合金法，在微通道板的兩個(gè)端面蒸鍍上Ni—Cr合金（其他合金或金屬），作為接觸電極。目前沉積鎳鉻合金的主要方法是電子束蒸發(fā)鎳鉻合金，這主要是由于電子束蒸發(fā)操作簡(jiǎn)單，沉積速率快，膜的純度高，可同時(shí)蒸鍍多塊基片。但是電子束沉積速率過(guò)快，粒子直徑較大，制備出的薄膜結(jié)構(gòu)疏松，膜層附著力差，影響薄膜的質(zhì)量。鍍電極膜工藝用沉積鎳鉻合金法，在微通道板的兩個(gè)端面蒸鍍上N74離子束輔助沉積(Ionbeamassistedthinfilmdeposition，簡(jiǎn)稱IBAD)是在氣相沉積鍍膜的同時(shí)，利用荷能離子轟擊薄膜沉積表面，對(duì)薄膜表面環(huán)境產(chǎn)生影響，從而改變沉積薄膜成分、結(jié)構(gòu)的過(guò)程。由于荷能離子與沉積原子的級(jí)聯(lián)碰撞效應(yīng)，增加了沉積原子的遷移能力，減輕或消除成膜過(guò)程中的陰影效應(yīng)。荷能離子的轟擊還會(huì)使沉積原子與基體原子間相互擴(kuò)散，提高膜層與基片的附著力，從而可沉積出均勻性強(qiáng)、聚集密度高、膜基結(jié)合好的高質(zhì)量膜層。離子束輔助沉積(Ionbeamassistedthin75第三、四講-微光夜視技術(shù)與薄膜技術(shù)ppt課件76測(cè)試、包裝工藝在工藝的各階段已嚴(yán)格檢驗(yàn)過(guò)，最后檢測(cè)，只檢測(cè)MCP的電學(xué)特性，如電阻（導(dǎo)電性）、電子增益、噪聲、電子增益均勻性、暗斑、亮點(diǎn)及閃爍等。測(cè)試、包裝工藝在工藝的各階段已嚴(yán)格檢驗(yàn)過(guò)，最后檢測(cè)，只檢測(cè)774熒光屏在玻璃屏幕的內(nèi)側(cè)涂敷了薄薄的一層稱為熒光粉的發(fā)光物質(zhì)，這樣的屏幕就叫做熒光屏，其作用就是將電子的轟擊變成光信號(hào)輸出。在這一過(guò)程中，將電子的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為光能，這也是熒光屏的最基本功能。4熒光屏在玻璃屏幕的內(nèi)側(cè)涂敷了薄薄的一層稱為熒光粉的發(fā)光物78熒光屏的構(gòu)成玻璃屏面，熒光粉和鋁膜玻璃或光纖面板熒光粉鋁膜電子發(fā)光熒光屏的構(gòu)成玻璃屏面，熒光粉和鋁膜玻璃熒光粉鋁膜電子發(fā)光79熒光粉由熒光質(zhì)、溶劑和激活劑組成。在電子轟擊下具有足夠發(fā)光能力的化合物稱為陰極熒光質(zhì)，簡(jiǎn)稱熒光質(zhì)。熒光質(zhì)的基本材料是無(wú)色透明的物質(zhì)，例如鋅、鉻、鎂和硅的氧化物與硫化物——ZnO,ZnS,CdS,MgO,CdO,等。溶劑是氯化鈉（NaCl）一類物質(zhì)，它用來(lái)加速結(jié)晶過(guò)程，結(jié)晶后溶劑就被排除出去。激活劑使被激發(fā)的電子容易轉(zhuǎn)移，造成電子飛出的條件。銀、銅、錳等是良好的激活劑。熒光粉由熒光質(zhì)、溶劑和激活劑組成。在電子轟擊下具有足夠發(fā)光能80根據(jù)發(fā)光時(shí)間的長(zhǎng)短可把熒光粉所發(fā)的光分為熒光（短時(shí)間的發(fā)光）和磷光（長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)光）。在電子束激發(fā)瞬間的發(fā)光就是熒光；激發(fā)停止后的發(fā)光即為磷光。磷光也稱為余輝。按余輝時(shí)間長(zhǎng)短又把余輝分為長(zhǎng)余輝（余輝時(shí)間在數(shù)百毫秒量級(jí)）熒光粉、短余輝（余輝時(shí)間數(shù)微秒量級(jí)）熒光粉等。圖像、文字顯示常用中長(zhǎng)余輝熒光粉（余輝時(shí)間為幾百微秒到幾十毫秒）。根據(jù)發(fā)光時(shí)間的長(zhǎng)短可把熒光粉所發(fā)的光分為熒光（短時(shí)間的發(fā)光）81鋁膜是采用真空鍍膜技術(shù)敷在熒光質(zhì)上的一層極?。ê穸仍谖⒚准?jí)）的蒸鋁層。電子束轟擊熒光質(zhì)所發(fā)出的光只有一部分穿過(guò)屏玻璃為人眼所接收，大部分光朝后射向電子槍，這些光都損失掉了；而向后投射的光在玻璃殼錐體上再次向前反射，引起顯示圖像對(duì)比度下降。因此在熒光質(zhì)的后面敷上一層鋁膜，起到反光鏡的作用，將本來(lái)要損失的光想搶反射從而增加了亮度；鋁膜是采用真空鍍膜技術(shù)敷在熒光質(zhì)上的一層極薄（厚度在微米級(jí)）82像增強(qiáng)器熒光屏重鋁膜的作用：1作為電極保證熒光屏處于一個(gè)均勻的電極2阻止從熒光屏到光陰極的光反饋3起到反光鏡的作用，將本來(lái)要損失的光反射從而增加發(fā)光效率。像增強(qiáng)器熒光屏重鋁膜的作用：83熒光屏的評(píng)價(jià)參數(shù)1.發(fā)光效率：2.發(fā)光亮度：CCD亮度計(jì)直接測(cè)得,單位：cd/m23.發(fā)光亮度均勻性：最小值/平均值（Min/Ave）和最小值/最大值（Min/Max）及亮度直方圖4.余輝：亮點(diǎn)的亮度值下降到初始值的10%所經(jīng)歷的時(shí)間作為余輝時(shí)間，簡(jiǎn)稱余輝.單位：ms單位：Lm/W熒光屏的評(píng)價(jià)參數(shù)1.發(fā)光效率：?jiǎn)挝唬篖m/W844像增強(qiáng)器的性能參數(shù)及測(cè)試原理4像增強(qiáng)器的性能參數(shù)及測(cè)試原理85（1）積分靈敏度

表征光電陰極的性能（uA/lm）直觀地