專利名稱：一種陰極制備前處理裝置及清潔方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及像增強器、變相管等真空光電器件制作領(lǐng)域，具體涉及一種陰極制備前處理裝置及清潔方法。
背景技術(shù)：
光電陰極在進入真空系統(tǒng)前的準備過程以及工序之間的傳遞過程，其表面將吸附有雜質(zhì)和殘余氣體，對制備高質(zhì)量的光電陰極極為不利。為了獲得高量子效率的光電陰極，陰極窗表面必須達到原子級清潔表面。常用的表面清潔方法有光清潔加熱法、熱子加熱法和離子轟擊法等。光清潔法是一種非接觸式的陰極表面清潔方法，但存在測量溫度的不準確性；熱子加熱法在加熱清潔表面的過程中，由于加熱子材料高溫時的揮發(fā)會造成陰極表面的二次污染；離子束轟擊法需要對陰極窗表面掃描，在清潔表面的同時會產(chǎn)生對陰極窗的表面清潔不徹底的問題
發(fā)明內(nèi)容
·為解決目前陰極制備中，陰極窗表面存在的清潔不徹底或二次污染等技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種采用兩個圓環(huán)形電極產(chǎn)生輝光放電的裝置對轉(zhuǎn)移陰極制備前處理裝置及方法。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:一種陰極制備前處理裝置，包括支撐筒、連接法蘭、清潔裝置，所述支撐筒下端與連接法蘭絕緣連接，所述支撐筒上端設(shè)置有支撐筒蓋，所述支撐筒蓋上方設(shè)置有放置陰極窗的開口，其特殊之處在于:所述清潔裝置包括上圓環(huán)形電極、下圓環(huán)形電極、穿過連接法蘭的兩個電極引線、高壓直流電源，所述上圓環(huán)形電極為陰極，所述下圓環(huán)形電極為陽極，所述上圓環(huán)形電極與陰極制備表面平行且與陰極制備表面同高或高于陰極制備表面，所述下圓環(huán)形電極與上圓環(huán)形電極平行且位于上圓環(huán)形電極下方；所述兩個電極引線的上端分別與上圓環(huán)形電極和下圓環(huán)形電極連接，下端與高壓直流電源連接；所述支撐筒上設(shè)置有氣孔，所述氣孔在支撐筒上的位置低于上圓環(huán)形電極高于下圓環(huán)形電極。與上圓環(huán)形電極連接的電極引線同時與支撐筒或支撐筒蓋連接。還包括陶瓷絕緣環(huán)，所述陶瓷絕緣環(huán)設(shè)置在支撐筒與連接法蘭之間。上述上圓環(huán)形電極和下圓環(huán)形電極由直徑I毫米的細絲形成。上述高壓直流電源的電壓在O 2000伏范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，直流電流在(Γ20毫安范圍內(nèi)調(diào)節(jié)；上圓環(huán)形電極和下圓環(huán)形電極之間的間距在5 20mm之間調(diào)節(jié)；下圓環(huán)形電極與陰極支撐筒的距離大于20mm ;上圓環(huán)形電極和下圓環(huán)形電極的直徑在20 50mm的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。
一種陰極制備前的清潔方法，其特殊之處在于:具體步驟如下:I將陰極窗固定在圓筒形支撐筒的上端，使其待清潔表面朝里；2將兩個水平放置、間隔一定距離、由細絲成型的圓環(huán)形電極放入支撐筒內(nèi)，上圓環(huán)形電極接高壓直流電源陰極，下圓環(huán)形電極接高壓直流電源陽極，其中上圓環(huán)形電極平面和陰極窗制備陰極的表面平行，位置可以同一水平面或略高；3將陰極窗和支撐筒放置在真空環(huán)境中；4向支撐筒內(nèi)通入惰性氣體，使支撐筒內(nèi)惰性氣體的壓力達到動態(tài)平衡并滿足輝光放電的條件；5在上圓環(huán)形電極和下圓環(huán)形電極之間加直流高壓，時間5分鐘，完成清潔。上述惰性氣體為氮氣或氬氣。本發(fā)明的有益效果: 1、本發(fā)明采用兩個圓環(huán)形電極產(chǎn)生輝光放電的裝置對陰極窗表面進行清潔的裝置或方法，克服了其它裝置或方法的缺點，可以實現(xiàn)陰極表面的原子級清潔和保證表面的完整性。2、本發(fā)明采用圓環(huán)形電極作為輝光放電的產(chǎn)生裝置，相比于兩電極、三電極和四電極，環(huán)形電極能夠在有限的空間內(nèi)產(chǎn)生更加均勻的輝光放電區(qū)去有效地清潔陰極窗的表面，同時比三電極和四電極結(jié)構(gòu)更簡單，能有效節(jié)約空間。3、本發(fā)明選取的圓環(huán)形電極為直徑Imm的細絲，既保證了電極有一定的機械強度使環(huán)形電極不易變形，同時又能夠保證對落在陰極窗上的陰極蒸發(fā)材料不造成阻擋而影響陰極制備的均勻性。4、本發(fā)明選用惰性氣體作為產(chǎn)生輝光放電的氣體，不會在清潔的過程中和陰極窗材料發(fā)生反應(yīng)。選用氮氣或氬氣，節(jié)約成本。


圖1為本發(fā)明陰極制備裝置的部分結(jié)構(gòu)圖；附圖標記為:1-陰極窗，2—支撐筒蓋，3—支撐筒，4一上圓環(huán)形電極，5—陰極蒸發(fā)源引線，6—連接法蘭，7—陶瓷絕緣環(huán)，8—下圓環(huán)形電極，9-氣孔。具體實施過程如圖1所示，一種陰極制備前處理裝置，包括支撐筒3、連接法蘭6、清潔裝置，支撐筒3下端與連接法蘭6絕緣連接，支撐筒上端設(shè)置有支撐筒蓋2，支撐筒蓋2上方設(shè)置有放置陰極窗的開口，清潔裝置包括上圓環(huán)形電極4、下圓環(huán)形電極8、穿過連接法蘭的兩個電極引線、高壓直流電源上圓環(huán)形電極為陰極，下圓環(huán)形電極為陽極，上圓環(huán)形電極與陰極制備表面平行且與陰極制備表面同高或高于陰極制備表面，所述下圓環(huán)形電極與上圓環(huán)形電極平行且位于上圓環(huán)形電極下方；兩個電極引線的上端分別與上圓環(huán)形電極和下圓環(huán)形電極連接，下端與高壓直流電源連接；支撐筒上設(shè)置有氣孔9，氣孔在支撐筒上的位置低于上圓環(huán)形電極高于下圓環(huán)形電極。
清潔時，首先將探測器管殼和陰極窗分別安放在陰極轉(zhuǎn)移系統(tǒng)的銦封室和陰極室中，然后將安裝有清洗裝置的連接法蘭與陰極制備室法蘭連接，在完成抽真空、烘烤等一系列的探測器制作前期工序后，將陰極窗放置在陰極支撐筒蓋的固定位置上。打開陰極轉(zhuǎn)移系統(tǒng)上的微調(diào)閥往真空系統(tǒng)內(nèi)通入微量的高純度氬氣，氬氣進入系統(tǒng)內(nèi)，通過陰極支撐筒上部的小孔進入筒內(nèi)。當陰極支撐筒內(nèi)的氬氣的壓力達到動態(tài)平衡基本滿足輝光放電的條件時，在上圓環(huán)形電極與下圓環(huán)形電極之間加直流高壓，兩個圓環(huán)形電極之間產(chǎn)生穩(wěn)定均勻的輝光放電區(qū)，對陰極窗表面進行有效清潔。其中氬氣的壓力在0.1Pa IOOPa范圍內(nèi)可調(diào)，直流電源的電壓在O 2000伏范圍內(nèi)可調(diào)，直流電流在(Γ20毫安范圍內(nèi)可調(diào)。兩個圓環(huán)形電極之間的間距在5 20mm之間可調(diào)。上圓環(huán)形電極與陰極支撐筒同電位，如果不是同電位，那么在陰極支撐筒與上電極之間也會產(chǎn)生放電。下圓環(huán)形電極與陰極支撐筒的距離大于20mm，根據(jù)陰極窗有效面積的需要圓環(huán)形電極直徑在20 50mm的范圍內(nèi)可調(diào)。本發(fā)明的原理是:輝光放電是低壓氣體中顯示輝光的氣體放電現(xiàn)象。當兩極間電壓較高(約1000伏)時，稀薄氣體中的殘余正離子在電場中加速，有足夠的動能轟擊陰極，產(chǎn)生二次電子，經(jīng)簇射過程產(chǎn)生更多的帶電粒子，使氣體導(dǎo)電，并形成自持輝光放電，達到清潔表面的目的。輝光放電主要以氣體作為清洗介質(zhì)，產(chǎn)生等離子體。在等離子區(qū)域內(nèi)清潔程度已達分子級，是一種低耗、高效、節(jié)能、均勻、綠色環(huán)保(不用任何化學(xué)試劑，無二次污染)、不留任何痕跡、無損的清洗方法。被清洗物可以是玻璃、硅片、陶瓷、塑料、金屬等。清洗氣體根據(jù)需要和方便可以是惰性氣體的氬氣、氮氣，也可`以是反應(yīng)性氣體的氧氣、氫氣等，用量極小，成本極低。
權(quán)利要求
1.一種陰極制備前處理裝置，包括支撐筒、連接法蘭、清潔裝置，所述支撐筒下端與連接法蘭絕緣連接，所述支撐筒上端設(shè)置有支撐筒蓋，所述支撐筒蓋上方設(shè)置有放置陰極窗的開口， 其特征在于: 所述清潔裝置包括上圓環(huán)形電極、下圓環(huán)形電極、穿過連接法蘭的兩個電極引線、高壓直流電源，所述上圓環(huán)形電極為陰極，所述下圓環(huán)形電極為陽極，所述上圓環(huán)形電極與陰極制備表面平行且與陰 極制備表面同高或高于陰極制備表面，所述下圓環(huán)形電極與上圓環(huán)形電極平行且位于上圓環(huán)形電極下方； 所述兩個電極引線的上端分別與上圓環(huán)形電極和下圓環(huán)形電極連接，下端與高壓直流電源連接； 所述支撐筒上設(shè)置有氣孔，所述氣孔在支撐筒上的位置低于上圓環(huán)形電極高于下圓環(huán)形電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種陰極制備前處理裝置，其特征在于:與上圓環(huán)形電極連接的電極引線同時與支撐筒或支撐筒蓋連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種陰極制備前處理裝置，其特征在于:還包括陶瓷絕緣環(huán)，所述陶瓷絕緣環(huán)設(shè)置在支撐筒與連接法蘭之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種陰極制備前處理裝置，其特征在于:所述上圓環(huán)形電極和下圓環(huán)形電極由直徑I毫米的細絲形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種陰極制備前處理裝置，其特征在于:所述高壓直流電源的電壓在O 2000伏范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，直流電流在(Γ20毫安范圍內(nèi)調(diào)節(jié)；上圓環(huán)形電極和下圓環(huán)形電極之間的間距在5 20mm之間調(diào)節(jié)；下圓環(huán)形電極與陰極支撐筒的距離大于20mm ；上圓環(huán)形電極和下圓環(huán)形電極的直徑在20 50mm的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。
6.一種陰極制備前的清潔方法，其特征在于:具體步驟如下: I將陰極窗固定在圓筒形支撐筒的上端，使其待清潔表面朝里； 2將兩個水平放置、間隔一定距離、由細絲成型的圓環(huán)形電極放入支撐筒內(nèi)，上圓環(huán)形電極接高壓直流電源陰極，下圓環(huán)形電極接高壓直流電源陽極，其中上圓環(huán)形電極平面和陰極窗制備陰極的表面平行，位置可以同一水平面或略高； 3將陰極窗和支撐筒放置在真空環(huán)境中； 4向支撐筒內(nèi)通入惰性氣體，使支撐筒內(nèi)惰性氣體的壓力達到動態(tài)平衡并滿足輝光放電的條件； 5在上圓環(huán)形電極和下圓環(huán)形電極之間加直流高壓，時間5分鐘，完成清潔。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的陰極制備前的清潔方法，其特征在于:所述惰性氣體為氮氣或IS氣。
全文摘要
本發(fā)明一種陰極制備前處理裝置及清潔方法，清潔裝置包括支撐筒、連接法蘭、清潔裝置，支撐筒下端與連接法蘭絕緣連接，支撐筒上端設(shè)置有支撐筒蓋，支撐筒蓋上方設(shè)置有放置陰極窗的開口，清潔裝置包括上圓環(huán)形電極、下圓環(huán)形電極、穿過連接法蘭的兩個電極引線、高壓直流電源，上圓環(huán)形電極為陰極，下圓環(huán)形電極為陽極，上圓環(huán)形電極與陰極制備表面平行且與陰極制備表面同高或高于陰極制備表面，下圓環(huán)形電極與上圓環(huán)形電極平行且位于上圓環(huán)形電極下方。本發(fā)明采用兩個圓環(huán)形電極產(chǎn)生輝光放電的裝置對陰極窗表面進行清潔的裝置或方法，克服了其它裝置或方法的缺點，可以實現(xiàn)陰極表面的原子級清潔和保證表面的完整性。
文檔編號H01J37/32GK103094021SQ20121056361
公開日2013年5月8日 申請日期2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月21日
發(fā)明者賽小鋒, 韋永林, 劉永安, 盛立志, 劉哲, 趙寶升 申請人:中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機械研究所