專利名稱：一種用于真空系統(tǒng)的熱電子面發(fā)射源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微光器件參數(shù)測(cè)試設(shè)備中熱電子面發(fā)射源，特別是一種能提供高能均勻 電子的真空系統(tǒng)熱電子面發(fā)射源。
背景技術(shù)：
微光像增強(qiáng)器是夜視器件的核心部件，像增強(qiáng)器上的熒光屏在銦封前需要進(jìn)行質(zhì)量 檢測(cè)和篩選，以提高產(chǎn)品的合格率，降低成本。熒光屏只有在發(fā)光的情況下才能被檢測(cè)， 如對(duì)于熒光粉涂抹的均勻性檢測(cè)，需要在某一電壓條件下，先用均勻的高能電子去轟擊 使其發(fā)光，再利用高分辨率CCD采集圖像，然后通過(guò)軟件來(lái)分析它的均勻性；對(duì)熒光 屏發(fā)光效率的檢測(cè)，需要在某一電壓條件下，使高能電子全部匯聚在熒光屏上轟擊其發(fā) 光后才能被檢測(cè)；對(duì)熒光屏的余輝檢測(cè)，則需要在某一電壓條件下，使高能電子束全部 淹沒(méi)才能檢測(cè)。上述無(wú)論是均勻的高能電子、還是匯聚的高能電子、還是被掩沒(méi)的高能 電子，它們都是由熱電子面發(fā)射源提供。當(dāng)熱電子面發(fā)射源用于真空系統(tǒng)中，通電后， 燈絲會(huì)逐漸變熱，在溫度達(dá)到2000K后就會(huì)有電子發(fā)出，并在第一陽(yáng)極和第二陽(yáng)極形成 加速電場(chǎng)中，使電子的分布和軌跡發(fā)生改變，在一定區(qū)域內(nèi)形成高能量電子，轟擊放置 在真空系統(tǒng)中的熒光屏，使其發(fā)光，為熒光屏各參數(shù)檢測(cè)提供必要條件。但現(xiàn)有熒光屏 參數(shù)測(cè)試儀器大都是單一功能，不能一機(jī)完成各參數(shù)的測(cè)試，這主要是受其電子發(fā)射源 的結(jié)構(gòu)性能所限，給測(cè)試帶來(lái)很大的不便。如80年代初，荷蘭DEP公司研制的像增強(qiáng) 器熒光屏測(cè)試儀，它就是一臺(tái)主要測(cè)試熒光屏均勻性的儀器，它的熱電子面發(fā)射源主要 由接線柱、燈絲、燈座、電子散射網(wǎng)等組成，其中燈絲的造型為線形。在熱電子面發(fā)射 源的上方，設(shè)置有一個(gè)真空室，真空室內(nèi)有可放置多個(gè)熒光屏的轉(zhuǎn)盤(pán)，檢測(cè)時(shí)，由轉(zhuǎn)盤(pán) 將每個(gè)待測(cè)熒光屏分別旋轉(zhuǎn)至熱電子面發(fā)射源的高能電子轟擊窗口上方，當(dāng)電子發(fā)射源 在通電后，燈絲發(fā)熱產(chǎn)生電子并在加速電場(chǎng)中改變電子能量，產(chǎn)生高能量電子，轟擊上 方的被測(cè)熒光屏使其發(fā)光，但該電子發(fā)射源結(jié)構(gòu)中僅使用了第一陽(yáng)極，沒(méi)有采用第二陽(yáng) 極改變電子軌跡，因此發(fā)射的電子經(jīng)過(guò)電場(chǎng)加速后，形成的只是固定分布的高能電子束， 這種電子束分布通常是中間多、邊緣略少、并且不是很均勻，如用目視方法判斷熒光屏 發(fā)光的均勻性時(shí)，這種電子發(fā)射源還能夠滿足檢測(cè)要求，但對(duì)于用高分辨率CCD采集 圖像法判斷熒光屏發(fā)光的均勻性時(shí)，這種不均勻的電子分布就無(wú)法產(chǎn)生均勻的高能電子束，因此也不能滿足測(cè)試精度要求；另外該設(shè)備的熱電子面發(fā)射源不能完成高能電子束
的匯聚和淹沒(méi)，因此它也不能進(jìn)行熒光屏發(fā)光效率和余輝的檢測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種在某一電壓條件下可既能提供均勾的高能電子束、又能 根據(jù)需要將高能電子分布匯聚或淹沒(méi)的真空系統(tǒng)中的熱電子面發(fā)射源。它能完全滿足熒 光屏各參數(shù)的測(cè)試。
本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的， 一種用于真空系統(tǒng)中的熱電子面發(fā)射 源，它包括外殼、燈座、燈絲、燈絲接線柱、電子散射網(wǎng)、接線柱頻蔽盤(pán)以及底座頻蔽 盤(pán)；外殼的一端連接在真空室底盤(pán)上的測(cè)試口處，外殼的底蓋上設(shè)有絕緣盤(pán)，絕緣盤(pán)上 放置底座頻蔽盤(pán)，其特征是在外殼內(nèi)還放置有一個(gè)套筒，套筒與外殼之間以絕緣方式固 接在真空室底盤(pán)的測(cè)試口處，套筒的頂部開(kāi)有高能電子轟擊孔，它與真空室內(nèi)轉(zhuǎn)盤(pán)上放 置待測(cè)熒光屏的各孔相對(duì)應(yīng)；燈座設(shè)置在套筒內(nèi)，接線柱頻蔽盤(pán)套在燈座上，電子散射 網(wǎng)蓋在燈座上方，燈絲采用平面螺旋型設(shè)計(jì)，在燈座內(nèi)與燈絲接線柱的一端相接，燈絲 接線柱的另一端穿過(guò)套筒底部和底座頻蔽盤(pán)并以絕緣方式鑲嵌在外殼的底蓋上。
在上述結(jié)構(gòu)中，燈座、燈絲、燈絲接線柱、電子散射網(wǎng)、接線柱頻蔽盤(pán)、底座頻蔽 盤(pán)之間相互導(dǎo)通，形成的第一陽(yáng)極，套筒以絕緣的方式放置在熱電子面發(fā)射源外殼中， 形成第二陽(yáng)極；第一陽(yáng)極和第二陽(yáng)極的電位可在OV -10000V范圍內(nèi)自由調(diào)節(jié)。本發(fā)明 在使用時(shí)，待測(cè)熒光屏被放置在真空室內(nèi)的轉(zhuǎn)盤(pán)上，為了每次抽真空后，多檢測(cè)一些熒 光屏，通常在轉(zhuǎn)盤(pán)上沿周向加工有多個(gè)不同孔徑的待測(cè)通孔，用來(lái)放置不同直徑的待測(cè) 熒光屏，這些位于轉(zhuǎn)盤(pán)上的待測(cè)熒光屏由磁力傳輸機(jī)構(gòu)帶動(dòng)在真空室內(nèi)依次被旋轉(zhuǎn)至熱 電子面發(fā)射源的轟擊窗口上方，在真空室的壓蓋上面有玻璃觀察窗，便于人眼貫察和CCD 采集圖像，真空室的壓蓋蓋上后構(gòu)成電壓為OV的封閉的真空室。工作時(shí)，首先通過(guò)電 腦輸入標(biāo)定指令，真空系統(tǒng)開(kāi)始工作；等真空度達(dá)到lX10^Pa時(shí)，開(kāi)啟燈絲電流，并 慢慢增加電流至3.7A左右；由于本發(fā)明的燈絲是采用鉭絲繞成平面螺旋型燈絲，燈絲 每點(diǎn)都向四周發(fā)射電子，如同普通電爐通電時(shí)向外輻射熱一樣，平面螺旋型燈絲整體發(fā) 射出的電子就形成面電子源，因此，當(dāng)輸入第一陽(yáng)極電壓為-4000V，第二陽(yáng)極電壓為 -2000V時(shí)，這時(shí)高能電子束分布是均勾的，用這種均勻的高能電子束轟擊待測(cè)熒光屏， 使熒光屏均勻發(fā)光，再利用高分辨率CCD采集圖像，通過(guò)軟件分析就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)熒光屏均勻性的檢測(cè)；當(dāng)輸入第一陽(yáng)極電壓為-4000V，第二陽(yáng)極電壓為-3950V時(shí)，這時(shí)高能 電子束分布是匯聚的，可以進(jìn)行滿足對(duì)熒光屏發(fā)光效率的檢測(cè)；當(dāng)輸入第一陽(yáng)極電壓為 -4000V,第二陽(yáng)極電壓為-4050V，電子就會(huì)完全淹沒(méi)，可以檢測(cè)到熒光屏的余輝情況。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比其顯著效果是1、釆用了第二陽(yáng)極套筒，有效改變了電子 軌跡，因此發(fā)射的電子經(jīng)過(guò)電場(chǎng)加速后，形成的高能電子束分布可通過(guò)改變電位狀況進(jìn) 行控制；2、采用鉅絲按平面螺旋形狀繞成燈絲，不但能產(chǎn)生均勻的高能電子束，還能 完成高能電子束的均勻、匯聚和淹沒(méi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)熒光屏均勻性、發(fā)光效率和余輝等各參數(shù) 的檢測(cè)，尤其是均勻性檢測(cè)，誤差小于土0.05; 3、本發(fā)明一機(jī)多用，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工容 易，能完全滿足熒光屏各參數(shù)的測(cè)試?？蓮V泛用于各種像增強(qiáng)器上熒光屏的質(zhì)量檢測(cè)。
本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)有以下附圖和實(shí)施例給出。


圖1是本發(fā)明所述用于真空系統(tǒng)的熱電子面發(fā)射源結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是熱電子面發(fā)射源中燈絲的平面結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3是本發(fā)明的熱電子面發(fā)射源實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析表。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
結(jié)合圖1，根據(jù)本發(fā)明制作的真空系統(tǒng)中的熱電子面發(fā)射源，它是由外殼1、燈座2、 燈絲3、燈絲接線柱4、電子散射網(wǎng)5、接線柱頻蔽盤(pán)6、底座頻蔽盤(pán)7以及套筒10構(gòu) 成；外殼l的材料為不銹鋼，電位為OV,焊接在真空室的底盤(pán)16的測(cè)試口處，外殼l 的底蓋上設(shè)有絕緣盤(pán)8,絕緣盤(pán)8上放置底座頻蔽盤(pán)7,底座頻蔽盤(pán)7與熱外殼1的底蓋 之間絕緣；燈座2采用不銹鋼材料制作，高15mm，直徑32mm，內(nèi)放置燈絲3，燈絲3 選用直徑為0.3mm鉭絲，按照平面螺旋造型繞4 5圈，其螺旋燈絲間距為可以為0.5 lmm、造型直徑^8mm，參見(jiàn)圖2，采用點(diǎn)焊方式焊接在燈絲接線柱4上，燈絲電壓為 12V，燈絲接線柱4為兩根銅質(zhì)圓柱，燈絲接線柱4與燈座2采用無(wú)氧焊接方式連接， 另外用陶瓷護(hù)套9包裹住燈絲接線柱4下端，陶瓷護(hù)套9鑲嵌在熱電子面發(fā)射源外殼1 的底蓋上，確保燈絲接線柱4與熱電子面發(fā)射源外殼1的底蓋之間絕緣；電子散射網(wǎng)5 為間隔0.8mm、絲直徑為0. lmm的不銹鋼圓網(wǎng)，圓網(wǎng)的直徑為35mra,放置在燈座2上； 接線柱頻蔽盤(pán)6外直徑75咖，內(nèi)孔直徑32mra，套在燈座2上，用以頻蔽燈絲接線柱4對(duì)電場(chǎng)的干擾。燈座2、燈絲3、燈絲接線柱4、電子散射網(wǎng)5、接線柱頻蔽盤(pán)6、底座 頻蔽盤(pán)7之間相互導(dǎo)通，形成的第一陽(yáng)極，其材料除燈絲3和燈絲接線柱4外均采用不 銹鋼制作；套筒10的頂部開(kāi)有高能電子轟擊孔11，直徑為40mm，它與真空室13內(nèi)轉(zhuǎn) 盤(pán)15上放置待測(cè)熒光屏的各孔17相對(duì)應(yīng)，套筒10以絕緣方式放置在熱電子面發(fā)射源 的外殼1中，并與熱電子面發(fā)射源外殼l絕緣，形成第二陽(yáng)極，本例采用一個(gè)絕緣墊圈 12放置在二陽(yáng)套筒IO和真空室底盤(pán)16之間，起絕緣作用；為了保證第一陽(yáng)極和第二陽(yáng) 極的電位調(diào)節(jié)的可靠性，設(shè)置的高壓電源電壓調(diào)節(jié)范圍為0V -10000V。
真空室3內(nèi)的轉(zhuǎn)盤(pán)15上，沿周向開(kāi)有放置熒光屏的通孔17,為了每次抽真空后， 多檢測(cè)一些熒光屏，本例的轉(zhuǎn)盤(pán)15上加工了 14個(gè)直徑為18mm的通孔和14個(gè)直徑為25mm 的通孔，用來(lái)放置直徑為18rara和25mm的熒光屏，它們由轉(zhuǎn)盤(pán)15帶動(dòng)依次旋轉(zhuǎn)至熱電 子面發(fā)射源的高能電子轟擊窗口 ll上方，測(cè)試時(shí)，真空室13的壓蓋14上，與高能電 子轟擊窗口 11對(duì)應(yīng)處設(shè)有便于人眼貫察和CCD采集圖像的玻璃觀察窗18。
本發(fā)明的在南京理工大學(xué)光電技術(shù)系研制的微光像增強(qiáng)器熒光屏綜合參數(shù)測(cè)試系 統(tǒng)中進(jìn)行了測(cè)試試驗(yàn)。當(dāng)真空度達(dá)到lX10""Pa時(shí)，真空系統(tǒng)中的標(biāo)準(zhǔn)熒光屏在第一陽(yáng) 極與第二陽(yáng)極不同電位下，呈現(xiàn)出發(fā)散、均勻、匯聚和淹沒(méi)的現(xiàn)象，將實(shí)際檢測(cè)熒光屏 性能的數(shù)碼照片、用高分辨率CCD采集圖像以及圖像灰度值等結(jié)果列在圖3表中。輸 入第一陽(yáng)極電壓為-4000V，第二陽(yáng)極電壓為OV時(shí)，通過(guò)圖像灰度分析，第一幅圖像灰 度分布圖邊緣電子少，由于電子發(fā)射面積約為熒光屏面積的5倍，所以邊緣發(fā)散表現(xiàn)的 不明顯；輸入第一陽(yáng)極電壓為-4000V，第二陽(yáng)極電壓為-2000V時(shí)，第二幅圖像灰度分 布圖明顯看出在熒光屏面積范圍內(nèi)，成一直線，表明了高能電子束分布均勻，在此條件 下對(duì)熒光屏發(fā)光均勻性進(jìn)行檢測(cè)，精度達(dá)到95%;輸入第一陽(yáng)極電壓為-4000V,第二陽(yáng) 極電壓為-3950V時(shí)，第三幅圖像灰度分布圖也明顯看出高能電子束匯集成光斑，可以 對(duì)熒光屏進(jìn)行發(fā)光效率檢測(cè)；輸入第一陽(yáng)極電壓為-4000V，第二陽(yáng)極電壓為-4000V時(shí)， 第四幅圖像灰度分布圖可以看出是一片噪聲，基本沒(méi)有電子打到熒光屏上，再調(diào)高二陽(yáng) 電壓到-4050V，高能電子完全淹沒(méi)在第二陽(yáng)極筒中，可以對(duì)熒光屏的余輝進(jìn)行檢測(cè)。
權(quán)利要求
1、一種用于真空系統(tǒng)中的熱電子面發(fā)射源，它包括外殼[1]、燈座[2]、燈絲[3]、燈絲接線柱[4]、電子散射網(wǎng)[5]、接線柱頻蔽盤(pán)[6]以及底座頻蔽盤(pán)[7]；外殼[1]的一端連接在真空室底盤(pán)[16]上的測(cè)試口處，外殼[1]的底蓋上設(shè)有絕緣盤(pán)[8]，絕緣盤(pán)[8]上放置底座頻蔽盤(pán)[7]，其特征是在外殼[1]內(nèi)還放置有一個(gè)套筒[10]，套筒[10]與外殼[1]之間以絕緣方式固接在真空室底盤(pán)[16]的測(cè)試口處，套筒[10]的頂部開(kāi)有高能電子轟擊孔[11]，它與真空室[13]內(nèi)轉(zhuǎn)盤(pán)[15]上放置待測(cè)熒光屏[的各孔[17]相對(duì)應(yīng)；燈座[2]設(shè)置在套筒[10]內(nèi)，接線柱頻蔽盤(pán)[6]套在燈座[2]上，電子散射網(wǎng)[5]蓋在燈座[2]上方，燈絲[3]采用平面螺旋型設(shè)計(jì)，在燈座[2]內(nèi)與燈絲接線柱[4]的一端相接，燈絲接線柱[4]的另一端竄過(guò)套筒[10]底部和底座頻蔽盤(pán)[7]并以絕緣方式鑲嵌在外殼[1]的底蓋上。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述用于真空系統(tǒng)中的熱電子面發(fā)射源，其特征是上述燈絲[3] 是采用鉭絲按平面螺旋造型繞4 5圈構(gòu)成，燈絲[3]間距為0.5 lmm，燈絲[3]采 用點(diǎn)焊方式焊接在燈絲接線柱[4]的一端上。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述用于真空系統(tǒng)中的熱電子面發(fā)射源，其特征是燈絲接線柱 [4]與燈座[2]之間采用無(wú)氧焊接方式固定，與外殼[1]的底蓋之間用陶瓷護(hù)套[9]包裹住接線柱，然后鑲嵌在外殼[1]的底蓋上。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述用于真空系統(tǒng)中的熱電子面發(fā)射源，其特征是由燈座[2]、 燈絲[3]、燈絲接線柱[4]、電子散射網(wǎng)[5]、接線柱頻蔽盤(pán)[6]、底座頻蔽盤(pán)[7] 成的第一陽(yáng)極電位在0V -10000V內(nèi)可調(diào)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于真空系統(tǒng)中的熱電子面發(fā)射源。它主要采用燈座、燈絲、燈絲接線柱、電子散射網(wǎng)、接線柱頻蔽盤(pán)、底座頻蔽盤(pán)構(gòu)成第一陽(yáng)極，以相互絕緣方式在熱電子面發(fā)射源的外殼中加入套筒構(gòu)成第二陽(yáng)極，有效改變了電子軌跡，發(fā)射的電子經(jīng)過(guò)電場(chǎng)加速后，形成的高能電子束分布可通過(guò)改變電位狀況進(jìn)行控制；本發(fā)明還采用鉭絲將燈絲繞成平面螺旋形狀，該形狀的燈絲不但能產(chǎn)生均勻的高能電子束，還能完成高能電子束的均勻、匯聚和淹沒(méi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)熒光屏均勻性、發(fā)光效率和余輝等參數(shù)檢測(cè)，尤其是均勻性檢測(cè)，誤差小于±0.05；本發(fā)明一機(jī)多用，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工容易，能完全滿足熒光屏各參數(shù)的測(cè)試。可廣泛用于各種像增強(qiáng)器上熒光屏的質(zhì)量檢測(cè)。
文檔編號(hào)H01J9/42GK101685739SQ20081015719
公開(kāi)日2010年3月31日 申請(qǐng)日期2008年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月26日
發(fā)明者磊 劉, 富榮國(guó), 常本康, 張俊舉, 石作偉, 邱亞峰, 錢(qián)蕓生, 敏 陳 申請(qǐng)人:南京理工大學(xué)