防离子反馈微通道板的最佳工作电压试验研究

带防离子反馈膜的微通道板(micro-channe plate,MCP)是负电子亲和势光电阴极微光像增强器的关键部件之一,其工作状态对负电子亲和势光电阴极微光像增强器的性能有严重影响,通过对无膜MCP及镀有不同厚度防离子反馈膜的MCP在不同阴极电压下、不同MCP电压下增益的测试与分析,最终确定出防离子反馈MCP的最佳工作电压:①对于负电子亲和势光电阴极像增强器用无膜MCP,其最佳工作电压为:当阴极电压大于一定值V_c1时,MCP增益几乎不变,说明此时的阴极电压V_c1为无膜MCP的最佳工作电压;当MCP电压为某一特定值V_m1(阴极电压为大于V_c1的任一值)值时,MCP出现增益,但增益值很低,当MCP电压大于(V_m1+100V)值时,MCP增益较大(大于20 000),可认为板压为(V_m1+100V)值为无膜MCP最佳工作板压;②对于同种材料的带膜MCP,其最佳工作电压为阴极电压V_c=无膜MCP的最佳阴极电压V_c1与防离子反馈膜的阈值电压的代数和,MCP电压为V_m > (V_m1+100V),具体值应根据防离子反馈MCP增益值的线性工作区来确定。该文的研究对防离子反馈MCP的最佳工作电压的确定及对负电子亲和势光电阴极像增强器性能的提高具有重要的意义。     

防离子反馈膜缺陷对像增强器视场的影响

防离子反馈膜是三代微光像增强器的重要组成部分,其质量对像增强器的寿命和视场起着至关重要的作用。研究了防离子反馈膜质量对像增强器视场的影响。选取具有典型缺陷的防离子反馈微通道板（micro-channel plate,MCP）,对防离子反馈微通道板在工作时的视场和防离子反馈膜质量进行分析,获得了防离子反馈膜的缺陷对微光像增强器工作时视场的影响。分析得到防离子反馈膜制备过程中缺陷产生的原因,并初步提出缺陷的解决方案,对后续制备出高质量防离子反馈膜有着非常积极的作用。     

国外微光夜视技术的新进展

一、前言微光夜视技术已发展了三代产品。六十年代发展第一代,采用光纤面板耦合的三级级联式象增强器;七十年代发展第二代,采用微通道板(MCP)的象增强器。目前发展的第三代是采用负电子亲和势(NEA)光电阴极的象增强器(其一、二代都采用多碱光电阴极)。     

紫外光辐照清洗带膜MCP的工艺研究

介绍微通道板（MCP）防离子反馈膜在Ⅲ代微光像增强器中的作用，指出微通道板防离子反馈膜的制备工艺对微通道板电性能的影响，提出清洗带膜微通道板的工艺方案，测量清洗前后带膜微通板的电学特性。     

SiO2防离子反馈膜的制备及其性能

防离子反馈膜是一种覆盖在微通道板输入端的Al2O3或SiO2连续超薄膜,该膜对延长微光像管的使用寿命具有重要的作用。首先采用射频磁控溅射方法在0.5～1μm的有机载膜上制备Si薄膜,然后在4～6Pa氧气下放电使其贴敷到微通道板上,同时使Si膜氧化和有机载膜分解,最后在微通道板输入面上形成满足设计要求的SiO2防离子反馈膜。该制膜方法工艺稳定,重复性好,成品率超过90%。给出了有、无薄膜时微通道板的电子透过特性曲线和膜层厚度与死电压间关系曲线。对相同厚度为5nm的SiO2和Al2O3防离子反馈膜的电子透过特性进行了分析和比较,得出了SiO2比Al2O3薄膜对电子透过稍好,相应的死电压分别为220V和255V的结论。结合对膜层电子透过和离子阻止特性的综合分析可以看出,SiO2也是制作微通道板防离子反馈膜较为理想的材料之一。为了定量表征微通道板防离子反馈膜的离子阻止能力,最后指出了防离子反馈膜离子透过率的测量是今后该项研究工作的当务之急。     

三代像增强器用微通道板的改进与发展

简要说明了三代像增强器的特点，分析了微通道板的离子反馈形成机理，给出有效抑制离子反馈对光阴极造成伤害的2种方法，即一种是减少和清除微通道板的吸附气体，另一种是阻止反馈离子反馈到光阴极上。介绍了国外最新的三代像增强器，以及使用优化改进的高性能微通道板显著减薄甚至彻底去除微通道板离子反馈膜的方法，该方法能维持砷化镓光阴极足够长的工作寿命，还介绍了最新发展的体导电微通道板和硅微通道板。指出高可靠性无膜选通砷化镓像增强器技术的实现，不仅需要微通道板在抑制离子反馈方面取得突破，还需要砷化镓光阴极在耐受离子反馈能力上进一步提高，同时还要结合和拓展选通电源的应用。     

国外微光象增强器的现状与发展

<正> 一、前言象增强器主要作用是将微弱模糊的象增强为明亮清晰的可见象。从象增强器本身看,现已发展了三代产品:第一代——采用纤维光学面板的级联式象增强器;第二代——采用微通道板(MCP)的象增强器,第三代——采用负电子亲和势(NEA)光电阴极的象增强器。     

微通道板电子透射膜运转的有效性

介绍微通道板电子透射膜在三代微光像增强器中的作用，推导电子透射膜死电压的理论表达式，测量电子透射膜的电子透过特性，并进行初步分析和讨论。     

前近贴脉冲电压对三代微光像增强器halo效应的影响

为了探讨三代微光像增强器的合适工作电压,研究了前近贴脉冲电压对微光像增强器halo效应的影响.将脉冲电压信号加在光电阴极上,分别改变脉冲信号的高低电平电压幅值和占空比,利用高分辨率CCD采集了微光像增强器的halo图像,对比分析了halo图像中心线上各像素点对应的灰度值分布和光子计数.研究结果表明,随着高电平电压幅值和占空比的提高,灰度值为255的像素点数目变多,halo图像中背景和信号的边界越来越清晰.当前近贴电压增加到200 V以上和占空比大于60％左右时,其对三代微光像增强器halo图像中心线上各像素点的灰度值分布影响不大.当低电平电压增加到2V以上时,光电子在低电平阶段无法克服阻滞场到达微通道板.此研究有利于探讨微光像增强器的最佳工作电压和光电子从阴极面出射时的能量分布,为提高三代微光像增强器的性能提供了实验支撑.     

负电子亲和势光电阴极

负电子亲和势光电阴极是于1965年研制成功的新型光电阴极,它一问世就成为光电发射的主要研究对象,并在该领域引起一场深刻的革命.目前,它已在微光摄像与变像、红外测量、宇宙探测、激光通讯与测距、军事器械、光子计数等方面得到广泛的应用.下面作一简单介绍. 一、负电子亲和势光电阴极的基本原理 在光电阴极中,如果真空能级E0低于阴极体内导带底能级Ec,Eef=E0-Ec<0,即有效电子亲和势为负,则称这种阴极为负电子亲和势(NEA)光电阴极,如图1所示.图中EF为费米能级,Ev为价带顶能级,Eg=Ec-Ev为禁带宽度,xs为阴极激活层. 当能量为hv(hv>Eg)…     

微光像增强管离子阻挡膜质量测试技术研究

鉴于通常制作的离子阻挡膜存在通孔,在阴极低电压下,经MCP电子倍增在荧光屏上显示为亮孔,为测试出规则与不规则亮孔的大小和数量,提出了一种像管的离子阻挡膜质量测试方法。该方法是在规定电压和光阴极照度的条件下,使像管光阴极接收约2lx的光照射,给像管各极施加电压使像管荧光屏上离子阻挡膜亮孔清晰可见,用10倍显微镜或相机拍照,观察荧光屏所成的离子阻挡膜通孔图像。试验结果表明：在相同的测试条件下,离子阻挡膜的制作工艺不同,离子阻挡膜质量亦不同。     

电子束蒸镀ＭＣＰ超薄防离子反馈膜及膜层特性分析

为了进行ＭＣＰ超薄防离子反馈膜的性能评价研究,并使这种膜层具有良好离子阻挡能力,利用电子束蒸发方法,在微通道板（ＭＣＰ）输入面上制备一种超薄Ａｌ２Ｏ３防离子反馈膜,其膜层厚度为２ ｎｍ时仍连续致密。通过对Ａｌ２Ｏ３防离子反馈膜的电子透过特性测试,给出２ ｎｍ及４ ｎｍ厚防离子反馈膜对应的死区电压分别约为１５０ Ｖ及２００ Ｖ;利用Ｍｏｎｔｅ-Ｃａｒｌｏ法模拟分析了Ａｌ２Ｏ３防离子反馈膜的离子阻挡特性,２ ｎｍ及４ ｎｍ厚Ａｌ２Ｏ３防离子反馈膜对碳离子等的阻挡率分别高于４０％及８６％,另外对有无膜的ＭＣＰ电特性进行测试,可以看出镀２ ｎｍ及４ ｎｍ厚的膜后,ＭＣＰ电子增益分别降低了５１％及８１％。     

低磁控溅射率MCP防离子反馈膜工艺研究

为消除反馈正离子对三代微光夜视器件光阴极的有害轰击,提高微光像增强器的工作寿命,开展了低磁控溅射率法沉积微通道板（MCP）Al₂O₃防离子反馈膜的工艺研究。通过优化制备工艺,获得了制备MCP防离子反馈膜的最佳沉积条件：溅射电压1000V,溅射气压(4～5)×10^-2 Pa,沉积速率0.5nm/min等。研究结果表明：在此工艺条件下,能够制备出均匀、致密且通孔满足质量要求的MCP防离子反馈膜。如果偏离这一最佳工艺条件,制备出的MCP防离子反馈膜膜层疏松、不连续,且通孔不能满足要求。     

微通道板离子壁垒膜及其特性

介绍了微光像管中微通道板离子壁垒膜及其形成技术,研究了其粒子(电子和离子)透过特性。给出了死电压概念、死电压曲线、死电压与膜厚关系曲线以及半视场对比测试结果;给出采用X射线光电子能谱(XPS)进行成分分析的结果。介绍了离子壁垒膜的离子透过特性,给出了表征膜层对离子阻止能力的离子透过率的概念,提出了离子透过率测试的原理方案和相关技术等问题。     

微通道板离子阻挡膜

微通道板离子阻挡膜在第三代微光像增强器中起着重要作用，本文在分析离子阻挡膜形成原理的基础上，给出实验方案，最后，测量和分析了带膜微通道板的性能。     

三代管MCP离子阻挡膜研究

三代管中GaAs光电阴极的表面Cs-O层经不住正离子的轰击,但在MCP的通道内,由于二次电子倍增,在MCP通道的输出端,电子密度较大,所以MCP通道内的残余气体分子就会被电离,正离子在电场的作用下向阴极方向运动,最终轰击阴极的表面Cs-O层,使阴极的灵敏度衰退.所以在MCP的输入端制作一层Al₂O₃离子阻挡膜对延长阴极的寿命是至关重要的作用.本文介绍了MCP离子阻挡膜的离子阻挡和电子透射原理,离子阻挡膜厚度的确定以及离子阻挡膜的制作工艺.     

三代微光管防离子反馈Ａｌ２Ｏ３ 膜电子轰击放气成分分析

为了解决防离子反馈Ａｌ２Ｏ３膜污染对三代微光管ＧａＡｓ光电阴极灵敏度的影响,用四级质谱计对制管超高真空室残气、无膜微通道板（ＭＣＰ）和带Ａｌ２Ｏ３膜ＭＣＰ在电子轰击时的放气成份进行分析。结果表明,带Ａｌ２Ｏ３膜ＭＣＰ放出有对阴极光电发射有害的Ｃ、ＣＯ、ＣＯ２、ＮＯ、Ｈ２Ｏ２和ＣXＨY化合物,它们来源于Ａｌ２Ｏ３膜制备过程的质量污染。经过对制膜工艺质量进行改进,制备出了放气量小于２１０－９ Ｐａ且无ＣＸＨＹ化合物气体的Ａｌ２Ｏ３膜。     

防离子反馈Al2O3膜对三代夜视成像器件性能的影响

为解决三代微光管寿命问题，采用电子显微镜和质谱仪对微通道板输入面溅射蒸镀的Al₂O₃膜质量进行了分析，研究了膜层对器件性能的影响，并就Al₂O₃给三代微光夜视成像器件带来的成像质量问题进行了讨论。研究结果表明：尽管Al₂O₃薄膜可以有效地防止离子反馈，但给管子成像质量带来了严重影响，使得图像模糊，信噪比降低等。提出了从本质上解决器件寿命问题的有效措施是将光电阴极与显示屏进行真空隔离，以实现光电阴极无离子反馈的轰击。