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。     

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。     

紫外成像器件光电阴极封接焊料熔层缺陷对气密性的影响

为解决紫外成像器件光电阴极与管体封接漏气问题,对管体InSn合金熔化过程中出现的质量问题进行了深入分析,找出焊料熔层缺陷主要来源于对焊料除气不彻底和基底表面氧化及设备油污染。通过优化工艺参数,改进工艺质量和把化铟设备管体搁置焊料熔化改为浇铸熔化,使管体焊料熔化合格率达到了100%,光电阴极与管体封接气密性成品率达到98%。     

表面钝化膜对BCMOS传感器电子敏感特性影响的实验研究

基于硅表面的薄膜钝化原理,开展了不同厚度的表面钝化膜对背减薄CMOS(Back-thinned CMOS,BCMOS)传感器电子敏感特性影响的实验研究。首先,对CMOS传感器进行背减薄处理后,对背减薄CMOS进行电子轰击测试,由测试结果可知,电子图像灰度随入射电子能量的变化呈现出线性关系。然后,采用电子束蒸镀法在BCMOS传感器表面镀制了不同厚度的氧化铝薄膜,并进行了电子轰击测试。研究发现,当表面氧化铝薄膜厚度为20 nm时,可以将BCMOS传感器的二次电子收集效率提高14.9%,通过表面薄膜钝化实现了电子敏感性的提升,同时,随着薄膜厚度的增加,BCMOS暗电流由1510 e-/s/pix减小至678 e-/s/pix。上述结果说明,氧化铝薄膜对BCMOS背减薄表面具有良好的钝化作用,可以提高BCMOS传感器的二次电子收集效率、降低暗电流,为将来高灵敏度EBCMOS器件的研制提供了技术支撑。     

石墨烯光阴极带隙设计

为了使石墨烯光阴极实现光电转化功能,以超晶格形式掺杂六角氮化硼到石墨烯中,形成杂化纳米带。通过基于第一性原理的计算,从能带结构可以看出,这种方法可以在一个很大的范围内(0～2.5 eV)调控带隙大小。结合能带结构和电荷密度分布分析了带隙调控的机理,此外,运用K-P模型理论分析也得到了一致的结果。以这种方式调控石墨烯材料的带隙,锯齿型边缘和扶手椅型边缘的六角氮化硼/石墨烯(h-BN/graphene)超晶格纳米带,其带隙大小均随着其中h-BN所占比例的增加而变大,而且其带隙大小几乎不受纳米带宽度的影响,这样一来材料的尺寸可以做到更加微型化。再者,基于此方法可以制成渐变带隙结构,进而实现同一光阴极对不同范围光谱的响应。     

近贴聚焦成像器件管体熔铟层气孔产生的因素分析

为解决成像器件管体熔铟层产生流散不均匀、熔层断裂、体内气泡造成的光电阴极与管体封接漏气问题,深入分析了产生根源,研究了一种管体注铟技术,使管体注铟合格率达到了100%,光电阴极与管体封接气密性成品率达到了98%。     

MCP噪声因子特性研究

微通道板(简称MCP)是决定像增强器信噪比的关重件,MCP的噪声因子是对MCP噪声特性进行评价研究的主要参数.通过对不同材料、不同腐蚀工艺、不同烧氢工艺制备的MCP以及不同工作条件下MCP的噪声因子进行测试分析,研究不同制备工艺、不同工作条件下MCP的噪声特性,最终得出了最优噪声性能的MCP制备工艺和工作条件,结果表明采用B材料,采用混合类腐蚀液腐蚀工艺,尽可能长的烧氢时间,可获得较低噪声因子的MCP,同时适当增加入射电子能量和微通道板工作电压以改善通道板噪声特性,提高像管成像质量,这些研究成果为进一步降低MCP噪声因子提供了理论和工艺指导.     

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。     

微通道板质量污染对二代倒像微光管性能的影响

为解决二代微光倒像管研究中制管合格率低问题,对微通道板处理过程工艺质量和放气成分进行分析。结果表明,微通道板质量不合格、表面污染、性能一致性差是造成器件阴极灵敏度低、视场暗斑、分辨率低、背景大的主要因素。对其采用清洗,无油真空炉处理工艺,消除了工艺过程对微通道板的污染,研制成功了总体性能全面合格的二代倒像微光管。     

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％。