一種光電探測器件轉(zhuǎn)移制作系統(tǒng)及制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種光電探測器件轉(zhuǎn)移制作系統(tǒng)及制作方法，包括陰極腔、陽極腔、工作傳遞腔、轉(zhuǎn)移傳遞系統(tǒng)、烘箱及抽真空系統(tǒng)，陰極腔、陽極腔、工作傳遞腔之間通過閥門隔開，陰極腔和陽極腔分別位于工作傳遞腔兩側(cè)，轉(zhuǎn)移傳遞系統(tǒng)包括水平傳遞系統(tǒng)和升降系統(tǒng)，水平傳遞系統(tǒng)包括陽極組件放置裝置、陰極組件放置裝置及水平傳遞裝置，利用該制作系統(tǒng)進(jìn)行光電探測器件制作時，除陽極組件組裝過程外，其余工藝過程均在超高真空的清潔環(huán)境內(nèi)完成，防止制作過程對倍增管核心器件造成污染；MCP陽極組件處理與光電陰極制作工藝相互獨(dú)立，避免非陰極部分受陰極堿金屬污染，保證MCP處于最佳性能工作狀態(tài)。
【專利說明】一種光電探測器件轉(zhuǎn)移制作系統(tǒng)及制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光電探測及成像器件轉(zhuǎn)移制作系統(tǒng)，具體涉及微通道板型大面積光電倍增管(MCP-PMT)的轉(zhuǎn)移制作系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]光電倍增管是一種將極微弱的光信號轉(zhuǎn)化為電信號的真空器件，它廣泛應(yīng)用于光分析儀器、醫(yī)療儀器、石油測井、太空探測、高能物理、激光應(yīng)用等領(lǐng)域，涉及到國民經(jīng)濟(jì)多個行業(yè)。
[0003]本專利發(fā)明主要針對中微子探測的微通道板型大面積光電倍增管的制作。微通道板型大面積光電倍增管結(jié)構(gòu)原理不意圖如圖1，主要由玻璃殼1( φ500mm左右)、光電陰極、陽極組件(包括聚焦集、電極倍增器、MCP等)、支撐桿5、反光膜6、電極法蘭盤8和接口法蘭9等組成。從圖1的結(jié)構(gòu)示意圖可以看出，設(shè)計采用上半球采用透射式陰極2，下半球采用反射式陰極7的球形光電倍增管，由于上半球光電陰極不是很厚，所以短波段的光將在透射式光電陰極體內(nèi)吸收，產(chǎn)生光電子Al ;而長波段的光會透過上半球光電陰極，照射下半球反射式光電陰極。因?yàn)榉瓷涫焦怆婈帢O后界面是鍍制在玻璃基底上的鋁反射膜，所以長波段的光子在反射光電陰極表面內(nèi)有相對較長的光程被吸收，從而激發(fā)光電子A2，最終產(chǎn)生的光電子Al和A2分別都被玻殼中心的電極收集放大，間接探測到被測粒子。
[0004]由于該光電倍增管作為整個探測系統(tǒng)的輸入前端，因此，它的質(zhì)量是整個系統(tǒng)綜合性能的關(guān)鍵。微通道板型大面積光電倍增管制作是一個復(fù)雜的物理、化學(xué)過程，其工藝質(zhì)量與陰極薄膜的結(jié)構(gòu)、表面態(tài)性質(zhì)等均有關(guān)。而薄膜結(jié)構(gòu)和表面態(tài)分布又受到設(shè)備真空度、真空腔內(nèi)殘余氣體分布、陰極基底表面潔凈程度以及制作過程中各種反應(yīng)物質(zhì)在真空環(huán)境內(nèi)分布狀態(tài)等的影響。
[0005]整管工作時，引起光電陰極靈敏度下降的主要原因有兩條:一是參與氣體的正離子對光電陰極表面的轟擊，使得銫剝脫；二是電子轟擊管內(nèi)的陽極組件(倍增極和收集極)而釋放氣體。研究發(fā)現(xiàn)，C02、COjPH2O蒸汽對多堿光電陰極的影響最為顯著，尤其是水蒸汽，當(dāng)分壓低至3X 10_7Pa時，能引起光電陰極靈敏度的永久性降低。
[0006]目前微通道板型大面積光電倍增管采用傳統(tǒng)光電陰極制作工藝，是將玻璃球殼鍍鋁和內(nèi)部陽極組件分別加工，然后將陽極組件電極盤與玻殼接口焊接后置于陰極臺上，利用電極法蘭口玻璃管抽真空排氣、烘烤并完成光電陰極的制作，最終玻璃支管封離陰極臺，完成光電倍增管的制作?，F(xiàn)有設(shè)備及工藝主要存在以下不足之處；
[0007]I)對陽極微通道板(MCP)組件進(jìn)行電子沖刷除氣時，MCP釋放氣體會對陰極造成影響，損害陰極的靈敏度。
[0008]2)光電陰極制作工藝過程中，陰極堿源蒸氣會進(jìn)入MCP通道內(nèi)，影響通道板性能。
[0009]3)陰極組件、MCP組件都在玻殼內(nèi)進(jìn)行除氣，除氣效率較低，容易造成污染。
[0010]4)倍增管玻殼小尺寸抽口限制了整管排氣效率和內(nèi)部極限真空，進(jìn)而影響光電陰極的穩(wěn)定性和整管壽命。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]為了解決現(xiàn)有光電倍增管制作方法影響光電陰極的性能和整管壽命的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種光電探測器件轉(zhuǎn)移制作系統(tǒng)。
[0012]本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下:
[0013]一種光電探測器件轉(zhuǎn)移制作系統(tǒng)，其特殊之處在于:包括陰極腔、陽極腔、工作傳遞腔、轉(zhuǎn)移傳遞系統(tǒng)、烘箱及抽真空系統(tǒng)，
[0014]所述陰極腔、陽極腔、工作傳遞腔之間通過閥門隔開，所述陰極腔和陽極腔分別位于工作傳遞腔兩側(cè)，所述陰極腔、陽極腔的上方均設(shè)置有裝件口，所述工作傳遞腔上方設(shè)置有用于安裝倍增管玻殼的銦封法蘭，所述銦封法蘭與工作傳遞腔之間設(shè)置有閥門，所述烘箱罩于工作傳遞腔上方，所述抽真空系統(tǒng)用于對陰極腔、陽極腔、工作傳遞腔及倍增管玻殼抽真空，
[0015]所述轉(zhuǎn)移傳遞系統(tǒng)包括水平傳遞系統(tǒng)和升降系統(tǒng)，所述水平傳遞系統(tǒng)包括陽極組件放置裝置、陰極組件放置裝置及水平傳遞裝置，
[0016]所述陽極組件放置裝置包括轉(zhuǎn)動驅(qū)動組件、工位轉(zhuǎn)盤以及至少一個組件盤，所述組件盤圓周均布在工位轉(zhuǎn)盤上，所述組件盤用于放置陽極組件，所述轉(zhuǎn)動驅(qū)動組件驅(qū)動工位轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動，所述組件盤上縱向設(shè)置有第一通孔，所述組件盤的側(cè)壁上上設(shè)置有掛鉤，所述掛鉤位于工位轉(zhuǎn)盤的外側(cè)且伸出工位轉(zhuǎn)盤；
[0017]所述陰極組件放置裝置與陽極組件放置裝置結(jié)構(gòu)相同，所述陰極組件放置裝置與陽極組件放置裝置分別位于水平傳遞裝置的兩端，所述陰極組件放置裝置的組件盤用于放置陰極組件；
[0018]所述水平傳遞裝置位于工作傳遞腔內(nèi)，包括固定拖板、滑動拖板、閥門過橋、連接板及傳動機(jī)構(gòu)，
[0019]所述固定拖板上設(shè)置有導(dǎo)軌，
[0020]所述傳動結(jié)構(gòu)位于固定拖板的至少一側(cè)，所述連接板的一端與傳動機(jī)構(gòu)連接，所述連接板的另一端與滑動拖板連接，所述連接板在傳動機(jī)構(gòu)的驅(qū)動下沿導(dǎo)軌運(yùn)動帶動滑動拖板沿導(dǎo)軌運(yùn)動，所述滑動拖板的兩端設(shè)置有與組件盤上掛鉤相配合的凹槽；
[0021]所述閥門過橋?qū)ΨQ設(shè)置在固定拖板兩端，所述閥門過橋包括過橋板、轉(zhuǎn)軸以及驅(qū)動機(jī)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)軸設(shè)置固定拖板上，所述過橋板固定在轉(zhuǎn)軸上；所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動實(shí)現(xiàn)過橋板的折疊與展開；
[0022]所述固定拖板上設(shè)置有第二通孔；
[0023]所述升降系統(tǒng)的動力輸出端能夠穿過第一通孔和第二通孔，驅(qū)動組件盤做升降運(yùn)動。
[0024]作為對上述基本方案的改進(jìn)，本發(fā)明的傳動機(jī)構(gòu)可以對稱設(shè)置在固定拖板兩側(cè)，使得水平傳遞過程更加穩(wěn)定，傳動機(jī)構(gòu)可以為齒輪傳動機(jī)構(gòu)、鏈條傳動機(jī)構(gòu)或帶傳動機(jī)構(gòu)，連接板的一端與傳動機(jī)構(gòu)的傳動帶或傳動鏈連接。
[0025]作為對基本方案的優(yōu)化，本發(fā)明可優(yōu)選轉(zhuǎn)動驅(qū)動組件為錐形齒輪，錐形齒輪位于轉(zhuǎn)盤下方與工位轉(zhuǎn)盤嚙合，通過轉(zhuǎn)動工位手柄來使工位轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)。
[0026]本發(fā)明的升降系統(tǒng)采用絲杠結(jié)構(gòu)，包括絲母頂桿、絲杠、磁流體、傳動組件，絲母頂桿與絲杠連接，磁流體的一端與絲桿連接，磁流體的另一端與傳動組件的動力輸出端連接。
[0027]利用本發(fā)明的裝置進(jìn)行光電探測器件制作的方法，包括以下步驟:
[0028]I】升起烘箱，將倍增管玻殼與工作傳遞腔上方的銦封法蘭進(jìn)行連接；
[0029]2】將陽極組件裝入陽極腔，將陰極組件裝入陰極腔，將所有接口部位全部密封；
[0030]3】對整個光電探測器件轉(zhuǎn)移制作系統(tǒng)進(jìn)行真空檢漏，檢漏合格后，對系統(tǒng)抽真空，
[0031]4】對系統(tǒng)進(jìn)行烘烤，包括對真空腔室進(jìn)行烘烤，對陽極組件進(jìn)行烘烤、對陰極組件烘烤、對玻殼進(jìn)行烘烤，
[0032]5】對陰極組件進(jìn)行除氣處理，對陽極組件進(jìn)行電子沖刷和去氣處理；
[0033]6】將陰極組件通過轉(zhuǎn)移傳遞系統(tǒng)送入玻殼，進(jìn)行光電陰極制作，制作完成后將陰極組件送回陰極腔室；
[0034]7】將陽極組件通過轉(zhuǎn)移傳遞系統(tǒng)送入玻殼，將陽極組件電極法蘭與玻殼接口法蘭銦封，
[0035]8】工作傳遞腔充填氮?dú)猓鸷嫦?，將制作好的倍增管卸下?br> [0036]上述光電探測 器件制作的方法還可以進(jìn)行以下方面的優(yōu)化選擇:
[0037]上述步驟4】的烘烤溫度為350°C _450°C，其中陰極組件烘烤時間為5_10小時，玻殼和陽極組件烘烤時間為15-25小時。
[0038]上述步驟5】中陰極組件除氣時采用高頻、電流或鹵素?zé)艏訜岬姆绞?，除氣溫度為IOO0C -600°c，除氣時間為2-4小時，除氣后的真空度應(yīng)達(dá)到IX l(T5Pa。
[0039]在步驟4】中對玻殼進(jìn)行烘烤后，還需對玻殼進(jìn)行降溫，降溫后對玻殼進(jìn)行輝光放電沖洗，時間持續(xù)0.5-1小時，之后，再次對玻殼進(jìn)行烘烤，烘烤溫度為350°C _450°C，烘烤時間為5-10小時，真空度應(yīng)達(dá)到lX10_5Pa。
[0040]上述步驟6】中光電陰極制作時，溫度控制在150°C _250 °C，真空度小于lX10-5Pa，步驟7】中的銦封溫度控制在80°C _150°C，真空度優(yōu)于I X 10-5-10_6Pa。
[0041]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，優(yōu)點(diǎn)是:
[0042]1、本發(fā)明的光電探測器件轉(zhuǎn)移制作系統(tǒng)及方法，利用該制作系統(tǒng)可提高光電倍增管玻殼內(nèi)極限真空，保證光電陰極的高性能和長壽命；除陽極組件組裝過程外，其余工藝過程均在超高真空的清潔環(huán)境內(nèi)完成，防止制作過程對倍增管核心器件造成污染J^MCP陽極組件進(jìn)行可控計量電子沖刷及高溫烘烤除氣，避免工作中MCP陽極組件大量放氣致光電陰極的靈敏度降低；MCP陽極組件處理與光電陰極制作工藝相互獨(dú)立，避免非陰極部分受陰極堿金屬污染，保證MCP處于最佳性能工作狀態(tài)。
[0043]2、本發(fā)明主要用于微通道板型光大面積電倍增管研制，該轉(zhuǎn)移制作系統(tǒng)通過一定的調(diào)整，還可用于高性能條紋相機(jī)條紋變像管等其他相關(guān)光電探測、診斷、成像器件的制作，在未來的太空探測領(lǐng)域及高能物理探測方面得到廣泛的應(yīng)用，市場前景十分廣闊，因而具有極強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)效益及社會意義。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0044]圖1為微通道板型光電倍增管結(jié)構(gòu)示意圖；
[0045]圖2為本發(fā)明轉(zhuǎn)移制作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0046]圖3轉(zhuǎn)移傳遞系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；[0047]圖4水平傳遞裝置運(yùn)動原理圖；
[0048]圖5升降系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0049]圖6微通道板型光電倍增管轉(zhuǎn)移制作系統(tǒng)工作流程圖；
[0050]圖7微通道板型光電倍增管轉(zhuǎn)移制作工藝流程圖；
[0051]其中附圖標(biāo)記為:1_玻璃殼、2-透射式光陰極、3-陽極組件、4-供電信號線、5-支撐桿、6-反光膜、7-反射式光陰極、8-電極法蘭盤、9-接口法蘭、11-MCP-PMT、12-烘箱、13-銦封法蘭、14-裝件口、15-陰極腔、16-陰極組件、17-陰極工位盤、18-傳動臺、19-工作傳遞腔、20-方形插板閥、21-陽極工位盤、22-陽極MCP組件、23-陽極腔、24-監(jiān)控系統(tǒng)、25-工位手柄、26-閥門過橋、27-滑動拖板、28-過橋手柄、29-水平傳動手柄、30-傳動帶鏈、31-第三通孔、32-升降系統(tǒng)、33-掛鉤、34-凹槽、35-第一通孔、36-連接板、37-升降手柄、38-傳動帶、39-磁流體、40-絲杠、41-絲母頂桿。
【具體實(shí)施方式】
[0052]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行說明。
[0053]如圖1所示，本發(fā)明根據(jù)微通道板型大面積光電倍增管特點(diǎn)，采用了 3個獨(dú)立真空腔室的結(jié)構(gòu)，頂部銦封法蘭13通過超高真空法蘭連接光電倍增管玻璃殼1，下部設(shè)置有一個插板閥。
[0054]該制作系統(tǒng)示意圖如圖2，各主要部分功能如下:
[0055]I)陰極腔15:放置陰極堿源材料和測試陰極靈敏度的光電子收集極，輝光放電組件等部件，內(nèi)部可設(shè)置多工位，存放陰極組件16，并可對陰極組件供電。
[0056]2)陽極腔23:存放陽極MCP組件22，設(shè)置齒鎢燈、電子槍，對MCP烘烤沖刷去氣，內(nèi)部也可設(shè)置多工位，存放陽極組件以提高效率，并可對陽極組件供電。
[0057]3)工作傳遞腔19:兩側(cè)利用方形插板閥20分別與陰極腔、陽極腔隔離，頂部用閥門和玻殼銦封法蘭13隔離；底部設(shè)置水平傳遞裝置和升降系統(tǒng)，該機(jī)構(gòu)可將陰極組件或陽極組件送入玻殼進(jìn)行工藝處理，還可從玻殼將陰極、陽極組件傳遞送回原來腔室。
[0058]4)轉(zhuǎn)移傳遞系統(tǒng):轉(zhuǎn)移傳遞系統(tǒng)安裝在工作傳遞腔內(nèi)，通過水平和垂直的轉(zhuǎn)移傳遞機(jī)構(gòu)，使陰極、陽極組件的在制作系統(tǒng)內(nèi)根據(jù)工藝需要和要求，在陰極或陽極腔室和工作腔玻殼之間運(yùn)動，完成相關(guān)的工藝操作。整個轉(zhuǎn)移過程分為水平傳遞和垂直傳遞兩個獨(dú)立的運(yùn)動，相互之間實(shí)現(xiàn)交接。
[0059]轉(zhuǎn)移傳遞系統(tǒng)詳細(xì)的工作機(jī)構(gòu)簡圖如圖3、4、5。
[0060]水平傳遞系統(tǒng)工作結(jié)構(gòu)示意圖如圖3，水平傳遞系統(tǒng)包括陽極組件放置裝置、陰極組件放置裝置及水平傳遞裝置，
[0061]陽極組件放置裝置包括轉(zhuǎn)動驅(qū)動組件、工位轉(zhuǎn)盤以及至少一個組件盤，組件盤圓周均布在工位轉(zhuǎn)盤上，組件盤用于放置陽極組件，轉(zhuǎn)動驅(qū)動組件驅(qū)動工位轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動，組件盤上縱向設(shè)置有第一通孔35，組件盤的側(cè)壁上上設(shè)置有掛鉤33，掛鉤位于工位轉(zhuǎn)盤的外側(cè)且伸出工位轉(zhuǎn)盤；陰極組件放置裝置與陽極組件放置裝置結(jié)構(gòu)相同，陰極組件放置裝置與陽極組件放置裝置分別位于水平傳遞裝置的兩端，陰極組件放置裝置的組件盤用于放置陰極組件；水平傳遞裝置位于工作傳遞腔內(nèi)，包括固定拖板、滑動拖板27、閥門過橋26、連接板36及傳動機(jī)構(gòu)，固定拖板上設(shè)置有導(dǎo)軌，傳動結(jié)構(gòu)位于固定拖板的至少一側(cè)，連接板的一端與傳動機(jī)構(gòu)連接，連接板的另一端與滑動拖板連接，連接板在傳動機(jī)構(gòu)的驅(qū)動下沿導(dǎo)軌運(yùn)動帶動滑動拖板沿導(dǎo)軌運(yùn)動，滑動拖板的兩端設(shè)置有與組件盤上掛鉤相配合的凹槽；閥門過橋?qū)ΨQ設(shè)置在固定拖板兩端，閥門過橋包括過橋板、轉(zhuǎn)軸以及驅(qū)動機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)軸設(shè)置固定拖板上，過橋板固定在轉(zhuǎn)軸上；驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動實(shí)現(xiàn)過橋板的折疊與展開；過橋板的展開是指過橋板與固定拖板平齊。
[0062]轉(zhuǎn)動驅(qū)動組件為錐形齒輪及用于驅(qū)動錐形齒輪的轉(zhuǎn)動工位手柄，工位轉(zhuǎn)盤的下方圓周設(shè)置有與錐形齒輪配合的齒，錐形齒輪位于轉(zhuǎn)盤下方與工位轉(zhuǎn)盤嚙合。
[0063]工作時，將陰(陽)極組件裝入陰(陽)極腔室的工位轉(zhuǎn)盤，根據(jù)組件的功能要求，工位的數(shù)量可設(shè)置為I?3個。各工位與水平傳遞裝置的固定拖板對齊部位設(shè)置一個球頭碰珠，轉(zhuǎn)動工位手柄時可根據(jù)碰珠限位力的變化和設(shè)置在陰(陽)極腔上的觀察窗確定組件的位置是否到達(dá)水平傳遞位。水平傳遞時，先打開閥門，旋轉(zhuǎn)過橋手柄，將閥門過橋放下，然后旋轉(zhuǎn)水平傳動手柄移動組件拖板，滑動拖板水平運(yùn)動原理如圖4，利用連接件將滑動拖板與傳動鏈固定，在轉(zhuǎn)動手柄時，傳動鏈運(yùn)動帶動滑動拖板一起運(yùn)動。傳動鏈將滑動拖板端部送至工位轉(zhuǎn)盤處，再旋轉(zhuǎn)工位手柄，當(dāng)組件到達(dá)水平傳遞位置時，組件盤的掛鉤與滑動拖板的凹槽掛扣，再反向旋轉(zhuǎn)水平傳遞手柄，組件將被滑動拖板拖動，在水平傳遞導(dǎo)軌上運(yùn)動，送至垂直傳遞起點(diǎn)位置(圖中垂直傳遞機(jī)構(gòu)處)，完成水平傳遞的過程。當(dāng)陰極組件完成處理工藝后，由升降系統(tǒng)將陰極組件落至垂直傳遞起點(diǎn)位置，放入水平拖板，在通過相反的工作流程將陰極組件送回陰極腔。
[0064]升降系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖5，升降系統(tǒng)包括絲母頂桿41、絲杠40、磁流體39、傳動組件，絲母頂桿與絲杠連接，磁流體的一端與絲桿連接，磁流體的另一端與傳動組件的動力輸出端連接。
[0065]絲母頂桿端部為錐形開槽結(jié)構(gòu)，既確保組件定位，又能夠保證組件方向。垂直升降采用絲杠機(jī)構(gòu)，上端接口為超高真空法蘭與工作腔連接，保證系統(tǒng)真空密封，下端采用了磁流體密封，將外部升降手柄37的旋轉(zhuǎn)通過傳動帶導(dǎo)入真空內(nèi)，帶動絲杠旋轉(zhuǎn)，使頂桿升降，達(dá)到帶動陰(陽)極組件垂直傳遞的目的。當(dāng)陰(陽)極組件送至垂直傳遞位置時，限位碰珠進(jìn)行限位，然后旋轉(zhuǎn)垂直升降手柄，頂板端部上升，與組件接口配合實(shí)現(xiàn)水平到垂直的交接，繼續(xù)轉(zhuǎn)動升降手柄，絲母頂桿則帶動陰(陽)極組件上升，通過升降手柄力的變化和觀察組件位置，確定將組件送至設(shè)計位置，完成相關(guān)的工藝。陽極組件送至玻殼接口法蘭后，實(shí)現(xiàn)電極盤與玻殼法蘭的銦封工藝，無須將陽極組件送回陽極腔，最終接口與MCP-PMT —起從系統(tǒng)卸下。
[0066]5)真空系統(tǒng):用于整個制作系統(tǒng)的真空獲得與維持，主要由機(jī)械泵、分子泵和離子泵構(gòu)成，根據(jù)系統(tǒng)要求配置高真空規(guī)、四級質(zhì)譜、閥門等真空元器件。整個真空系統(tǒng)極限壓強(qiáng)小于5 X 10-7Pa，系統(tǒng)真空總漏率小于IXlO-1OTorr.L/S。
[0067]6)控制及陰極監(jiān)控系統(tǒng):控制系統(tǒng)主要控制各功能模塊工作，包括溫度、水、電、氣等參數(shù)控制，運(yùn)動機(jī)構(gòu)的動作控制和系統(tǒng)安全聯(lián)鎖等功能。陰極監(jiān)控系統(tǒng)主要用于陰極制作工藝過程監(jiān)控和記錄，可按照系統(tǒng)設(shè)置進(jìn)行光電陰極的制作。
[0068]7)銦封接口:利用設(shè)計好的銦封結(jié)構(gòu)，在完成微通道板型光電倍增管光電陰極制作后，利用陽極組件與整管完成熱銦封，保證管殼內(nèi)的高真空。
[0069]8)烘箱:主要對玻殼進(jìn)行烘烤去氣處理，設(shè)計烘烤溫度500°C，可連續(xù)工作50小時。
[0070]本發(fā)明微通道板型光電倍增管制作系統(tǒng)的主要工作流程如圖6。首先升起烘箱，將倍增管玻殼安裝到工作腔頂部法蘭，陰極組件裝入陰極腔，陽極組件裝入陽極腔，將所有接口部位全部密封連接；然后對整個制作系統(tǒng)進(jìn)行真空檢漏，檢漏合格后開啟真空烘烤和玻殼烘烤系統(tǒng)，按照真空調(diào)試工藝對整個設(shè)備真空系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，真空調(diào)試的同時，按照工藝要求對陰極組件進(jìn)行除氣處理，陽極MCP組件進(jìn)行電子沖刷和去氣處理，確保整個系統(tǒng)的真空和清潔；真空調(diào)試真空度滿足指標(biāo)要求后，將陰極組件通過轉(zhuǎn)移系統(tǒng)送入玻殼，進(jìn)行光電陰極制作，制作完成后將陰極組件送回陰極腔室；再將陽極MCP組件送入玻殼，利用陽極MCP組件電極法蘭實(shí)現(xiàn)與玻殼接口法蘭的銦封，保證倍增管內(nèi)部高真空，完成整個微通道板型大面積光電倍增管的制作。工作傳遞腔室充高純干燥氮?dú)?，升起烘箱，將制作好的倍增管卸下，完成整個微通道板型光電倍增管的制作過程。
[0071]本發(fā)明微通道板型光電倍增管制作系統(tǒng)的工藝流程如圖7，在最終傳遞轉(zhuǎn)移處理工藝前，陰極、陽極、玻殼等處理工藝在陰極腔、陽極腔和工作腔分別獨(dú)立完成。
[0072]整個MCP-PMT轉(zhuǎn)移制作工藝流程是:先將鍍鋁玻殼安裝到工作腔頂部法蘭，陰極組件裝入陰極腔，陽極組件裝入陽極腔，將所有接口部位全部密封連接；然后對整個制作系統(tǒng)進(jìn)行真空檢漏，檢漏合格(系統(tǒng)漏率小于IXlO-1OTorr.Ι/s)后，按照抽氣工藝打開真空抽氣系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)真空度達(dá)到lX10_4Pa后，開始對系統(tǒng)進(jìn)行烘烤；系統(tǒng)的烘烤包括真空腔室的烘烤、陰極組件烘烤、玻殼烘烤、陽極組件烘烤，烘烤溫度為350°C?450°C，其中陰極組件烘烤時間5?10小時，玻殼和陽極組件烘烤時間為15?25小時；烘烤后對陰極腔室堿源進(jìn)行除氣，除氣采用高頻(或加電、鹵鎢燈)加熱的方式，除氣溫度為100°C?600°C，除氣過程持續(xù)2?4小時，除氣后陰極腔真空度應(yīng)達(dá)到IX 10-5Pa ;玻殼烘烤后降溫，利用工作腔微調(diào)閥充入氣體，對玻殼進(jìn)行輝光放電清洗，時間持續(xù)0.5?1.5小時,輝光放電完成后，繼續(xù)對玻殼進(jìn)行烘烤，烘烤溫度350°C?450°C，烘烤時間為5?10小時，烘烤后降溫，玻殼真空度應(yīng)達(dá)到I X 10-5Pa ；陽極組件烘烤后，利用電子槍對陽極MCP組件進(jìn)行電子沖刷，沖刷時間24?48小時，沖刷后再對MCP陽極組件進(jìn)行性能檢測，時間為I?2小時，此時陽極腔真空度應(yīng)達(dá)到I X 10-5Pa。
[0073]以上工藝完成后，開始MCP-PMT最終的轉(zhuǎn)移制作。首先，是將陰極組件通過水平和垂直轉(zhuǎn)移傳遞1，送入玻殼進(jìn)行光電陰極的制作，光電陰極制作過程中溫度控制在150°C?2500C，工作腔真空度小于I X 10-5Pa,通過陰極監(jiān)控系統(tǒng)對工藝進(jìn)行控制，工藝過程持續(xù)約12?24小時，光電陰極制作完成后，通過轉(zhuǎn)移傳遞將陰極組件送回陰極腔；其次，將陽極組件通過水平和垂直轉(zhuǎn)移傳遞2，送入玻殼，采用熱銦封的方式完成陽極組件在MCP-PMT中的封安裝，此過程要求溫度控制在80°C?150°C，工作腔真空度在lX10-5Pa?10-6Pa，完成銦封后系統(tǒng)自然降溫。最后關(guān)閉銦封法蘭下的閥門，升起烘箱，將MCP-PMT從制作系統(tǒng)上取下，完成整個MCP-PMT的轉(zhuǎn)移制作工藝過程。
【權(quán)利要求】
1.一種光電探測器件轉(zhuǎn)移制作系統(tǒng)，其特征在于：包括陰極腔、陽極腔、工作傳遞腔、轉(zhuǎn)移傳遞系統(tǒng)、烘箱及抽真空系統(tǒng)， 所述陰極腔、陽極腔、工作傳遞腔之間通過閥門隔開，所述陰極腔和陽極腔分別位于工作傳遞腔兩側(cè)，所述陰極腔、陽極腔的上方均設(shè)置有裝件口，所述工作傳遞腔上方設(shè)置有用于安裝倍增管玻殼的銦封法蘭，所述銦封法蘭與工作傳遞腔之間設(shè)置有閥門，所述烘箱罩于工作傳遞腔上方，所述抽真空系統(tǒng)用于對陰極腔、陽極腔、工作傳遞腔及倍增管玻殼抽真空， 所述轉(zhuǎn)移傳遞系統(tǒng)包括水平傳遞系統(tǒng)和升降系統(tǒng)，所述水平傳遞系統(tǒng)包括陽極組件放置裝置、陰極組件放置裝置及水平傳遞裝置， 所述陽極組件放置裝置包括轉(zhuǎn)動驅(qū)動組件、工位轉(zhuǎn)盤以及至少一個組件盤，所述組件盤圓周均布在工位轉(zhuǎn)盤上，所述組件盤用于放置陽極組件，所述轉(zhuǎn)動驅(qū)動組件驅(qū)動工位轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動，所述組件盤上縱向設(shè)置有第一通孔，所述組件盤的側(cè)壁上上設(shè)置有掛鉤，所述掛鉤位于工位轉(zhuǎn)盤的外側(cè)且伸出工位轉(zhuǎn)盤； 所述陰極組件放置裝置與陽極組件放置裝置結(jié)構(gòu)相同，所述陰極組件放置裝置與陽極組件放置裝置分別位于水平傳遞裝置的兩端，所述陰極組件放置裝置的組件盤用于放置陰極組件； 所述水平傳遞裝置位于工作傳遞腔內(nèi)，包括固定拖板、滑動拖板、閥門過橋、連接板及傳動機(jī)構(gòu)， 所述固定拖板上設(shè)置有導(dǎo)軌， 所述傳動結(jié)構(gòu)位于固定拖板的至少一側(cè)，所述連接板的一端與傳動機(jī)構(gòu)連接，所述連接板的另一端與滑動拖板連接，所述連接板在傳動機(jī)構(gòu)的驅(qū)動下沿導(dǎo)軌運(yùn)動帶動滑動拖板沿導(dǎo)軌運(yùn)動，所述滑動拖板的兩端設(shè)置有與組件盤上掛鉤相配合的凹槽； 所述閥門過橋?qū)ΨQ設(shè)置在固定拖板兩端，所述閥門過橋包括過橋板、轉(zhuǎn)軸以及驅(qū)動機(jī)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)軸設(shè)置固定拖板上，所述過橋板固定在轉(zhuǎn)軸上；所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動實(shí)現(xiàn)過橋板的折疊與展開； 所述固定拖板上設(shè)置有第二通孔； 所述升降系統(tǒng)的動力輸出端能夠穿過第一通孔和第二通孔，驅(qū)動組件盤做升降運(yùn)動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電探測器件轉(zhuǎn)移制作系統(tǒng)，其特征在于：所述傳動機(jī)構(gòu)及連接板的數(shù)量為2，對稱設(shè)置在固定拖板兩側(cè)，所述傳動機(jī)構(gòu)為齒輪傳動機(jī)構(gòu)、鏈條傳動機(jī)構(gòu)或帶傳動機(jī)構(gòu)，所述連接板的一端與傳動機(jī)構(gòu)的傳動帶或傳動鏈連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光電探測器件轉(zhuǎn)移制作系統(tǒng)，其特征在于：所述轉(zhuǎn)動驅(qū)動組件為錐形齒輪及用于驅(qū)動錐形齒輪的轉(zhuǎn)動工位手柄，所述工位轉(zhuǎn)盤的下方圓周設(shè)置有與錐形齒輪配合的齒，所述錐形齒輪位于轉(zhuǎn)盤下方與工位轉(zhuǎn)盤嚙合。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光電探測器件轉(zhuǎn)移制作系統(tǒng)，其特征在于：所述升降系統(tǒng)包括絲母頂桿、絲杠、磁流體、傳動組件，所述絲母頂桿與絲杠連接，所述磁流體的一端與絲桿連接，所述磁流體的另一端與傳動組件的動力輸出端連接。
5.一種利用權(quán)利要求1所述裝置進(jìn)行光電探測器件制作的方法，其特征在于：包括以下步驟： I】升起烘箱，將倍增管玻殼與工作傳遞腔上方的銦封法蘭進(jìn)行連接；2】將陽極組件裝入陽極腔，將陰極組件裝入陰極腔，將所有接口部位全部密封； 3】對整個光電探測器件轉(zhuǎn)移制作系統(tǒng)進(jìn)行真空檢漏，檢漏合格后，對系統(tǒng)抽真空， 4】對系統(tǒng)進(jìn)行烘烤，包括對真空腔室進(jìn)行烘烤，對陽極組件進(jìn)行烘烤、對陰極組件烘烤、對玻殼進(jìn)行烘烤， 5】對陰極組件進(jìn)行除氣處理，對陽極組件進(jìn)行電子沖刷和去氣處理； 6】將陰極組件通過轉(zhuǎn)移傳遞系統(tǒng)送入玻殼，進(jìn)行光電陰極制作，制作完成后將陰極組件送回陰極腔室； 7】將陽極組件通過轉(zhuǎn)移傳遞系統(tǒng)送入玻殼，將陽極組件電極法蘭與玻殼接口法蘭銦封， 8】工作傳遞腔充填氮?dú)?，升起烘箱，將制作好的倍增管卸下?br> 6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光電探測器件制作的方法，其特征在于:所述步驟4】的烘烤溫度為350°C _450°C，其中陰極組件烘烤時間為5-10小時，玻殼和陽極組件烘烤時間為15-25小時。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光電探測器件制作的方法，其特征在于:所述步驟5】中陰極組件除氣時采用高頻、電流或鹵素?zé)艏訜岬姆绞?，除氣溫度?00°c -600°c，除氣時間為2-4小時，除氣后的真空度應(yīng)達(dá)到I X 10_5Pa。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的·光電探測器件制作的方法，其特征在于:在步驟4】中對玻殼進(jìn)行烘烤后，還需對玻殼進(jìn)行降溫，降溫后對玻殼進(jìn)行輝光放電沖洗，時間持續(xù)0.5-1小時，之后，再次對玻殼進(jìn)行烘烤，烘烤溫度為350°C -450°C，烘烤時間為5-10小時，真空度應(yīng)達(dá)到 lX10_5Pa。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的光電探測器件制作的方法，其特征在于:在步驟4】中對玻殼進(jìn)行烘烤后，還需對玻殼進(jìn)行降溫，降溫后對玻殼進(jìn)行輝光放電沖洗，時間持續(xù)0.5-1小時，之后，再次對玻殼進(jìn)行烘烤，烘烤溫度為350°C _450°C，烘烤時間為5-10小時，真空度應(yīng)達(dá)到lXl(T5Pa。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光電探測器件制作的方法，其特征在于:步驟6】中光電陰極制作時，溫度控制在150°C _250°C，真空度小于lX10_5Pa，步驟7】中的銦封溫度控制在800C _150°C，真空度優(yōu)于 I X I(T5-K)-6Pa。
【文檔編號】H01J9/00GK103715034SQ201310745792
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月30日
【發(fā)明者】盧裕, 劉虎林, 田進(jìn)壽, 賽小鋒, 韋永林, 徐向晏, 王俊鋒 申請人:中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所