Способ соединения рабочих объемов фотоэлектронного прибора

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТИЪСТВУ Союз Советскик Социьлнстическии Республик(23) Приоритет -Опубликовано 050380, Бюллетень М 9Дата опубликования описания 080380 Н 01 д 31/50 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ РАБОЧИХ ОБЪЕМОВ ФОТОЭЛЕКТРОННОГО ПРИБОРА Изобретение относится к области электровакуумного приборостроения, в частности, к способам изготовления фотоэлектронных приборов. Оно направлено на улучшение параметров приборов и улучшение физико-механических характеристик швов, герметизирующих рабочие объемы приборов.Известен способ герметичного соединения рабочих объемов фотоэлектрон- о ного прибора холодной сваркой 1 .Реализация такого способа требует введения в вакуумную камеру устройств, обеспечивающих большие усилия, а также повышенной точности при из готовлении деталей приборов и герметизирующих устройств. верхности, которые покрыты последовательно слоями хрома и золота (2).В процессе эксплуатации приборов возникает брак иэ-за микротечей по шву в результате взаимодействия золота как с парами щелочных металлов, применяющихся при изготовлении фото- катода, так и с индием, с образованием хрупких интерметаллических соединений.Кроме того, процесс герметизации происходит при температуре 165 С (для обеспечения растекания припоя по металлической поверхности темчература последней должна быть не ниже 0,8 от температуры плавленияприпоя), что приводит к нагреванию рабочего объема с фотокатодом, При таком нагревании не исключено испарение компонентов фотокатода,. в результате чего уменьшается чувствительность фотокатода и увеличиваются собственные шумы прибора, уменьшается пробивное напряжение между фотокатодом и анодом.Цель предлагаемого изобретения - улучшение физико-механических характеристик шва, герметизирующего объемы прибора, и улучшение параметров прибора. Известен также способ соединения рабочих объемов фотоэлектронного при бора, включающий операции герметизации на стыке двух рабочих объемов, один из которых содержит сформированный фотокатод, путем подачи жидкого герметизирующего материала на основе 25 индия из автономного вакуумированного объема в полость в области стыка рабочих объемов прибора. Нагретый до температуры 165,"С герметизирующий материал подается на сачленяемые поДля этого герметизирующий материал подают непосредственно на сочлененные поверхности, которые предварительно охлаждают до температуры 0-,30 С, а высоту Ь первоначального уровня герметизирующего материала 5 в автономном вакуумированном объеме относительно плоскости стыка выбирают в зависимости от угла сснаклона плоскости стыка и диаметра Р полости в соответствии с соотношением Ь - ,5 - ; 2,5) 0 - О эю хи в процессе герметизации рабочих объемов поддерживают температуру сочленено ных объемов прибора в пределах 10 цо 40 С.15Сущность реализации предлагаемого способа поясняется чертежомРабочие объемы фотоэлектронного прибора, включающие плоское стекло с сформированным Фотокатодом 1 и ответную часть 2, содержащую электронноо оптическую систему, стыкуют в вакуумной камере 3 с образованием полости 4 таким образом, чтобы величины зазоров не превышали 0,1 мм в плоскости стыка В и 0,3 мм в осталь ных местах стыка деталей, образующих полость (при больших зазорах возмож- нО попадание герметиэирующего материала на Фотокатод и другие части прибора).Иэ автономного вакуумирова- ЗО ного объема 5 в полость на стык рабочих объемов прибора, находящихся при температуре 0-30 С, подается пододавлением, например под действием силы тяжести, горячий герметиэирующнй материал б на основе индия (например, сплав индий-олово в весовом отношении 1:1 с температурой плавления 117"С). Герметизирующий материал в количестве, превышающем необходимое для получения шва в 4;:10 раз, нагревается до температуры, превышающей температуру плавления на 20-100 С, например, с помощью высокочастотного индуктора 7.45Выбором скорости истечения, количества и температуры герметизируюшего материала, с одной стороны, и температуры охлаждаемых стеклянныхповерхностей, с другой стороны,дости- о гается такое растекание герметиэирующего материала внутри полости, при котором его слой остается только на холодных, смачиваемых им стеклянных оверхностях, Другие стенки пслости изготовлены из материала, не смаЧивающегося герметизирующим материалом, например из стали. Избыток стекает в отверстие 8 и затем в резервуар 9, Слой герметизирующего материала 10, оставшийся на стекле, эа твердевает в течение 2-;10 сек. Толщина этого слоя, определяемая поверхностными силами натяжения, вязкостью герметизирующего материала и скоростью его остывания, составляет О, 3- 2 мм 65 и обеспечивает надежную герметичность и высокие Физико-механические характеристики шва.Скорость истечения герметиэирующего материала определяется высотой Ь подъема его первоначального уровня в автономном вакуумированном объеме относительно плоскости стыка Б. Высота Й определяется слецующим эмпирическим выражением:Ь (, - ; г 5) Р - Рэпгде 2 - диаметр полости;ос - угол наклона плоскостистыка, и составляет от10 мм до 300 мм при 20 ммс300 мм и 30 с90Большие значения 1) ограничиваются конструктивными трудностями, меньшие определяются тем, что применение предлагаемого способа для Л20 м нецелесообразно, так как для малых диаметров уже имеется довольно простая технология холодной сварки под давлением, Выбор с ( 30 ведет к необходимости сильного увеличения Й и количества герметизирующего материала для создания нужной скорости истечения, что приводит к усложнению конструкции. Для этого, чтобы герметизирующий материал не застыл, че успев растечься по полости герметизации, ширину сечения этой. полостии диаметр д сечения отверстия автономного вакууьжрованного объема через которое подается герметизирующий материал, выбирают больше 5 мм, Увеличениеи д выше 30 мм ведет к усложнению конструкции вакуумной камеры, Кроме того, чтобы избежать застывания герметизирующего материала последний нагревают до температуры на 20-:"100 С выше его температуоры плавления, Превышение верхнего предела температуры герметизирующего материала ведет к уменьшению толщины шва из-эа уменьшения сил поверхностного натяжения и к ухудшению фиэикомеханических характеристик шва, а при повышении температуры стеклянных поверхностей до температуры плавления герметиэируюшего материала к несмачиваемости последним стеклянных поверхностей. Кроме того, усложняется отвод тепла от фотокатода, нагревание которого ведет к ухудшению параметров прибора. Нижний предел температуры стеклянных поверхностей определяется их стойкостью к термоудару при подаче горячего герметизирующего материала.Разработанная система подачи герметизирующего материала гарантирует повышение температуры фотокатода не выше чем на 10 ОС, ввиду малого количества припоя, остающегося на стекле.Кроме того, избыток герметиэирующего материала не успевает нагреть фото 720569катод из-эа малой теплопроводностистекла. Этому способствует такженаличие теплоотвода 11, Температура .контролируется при изготовлении опытной партии приборов, в которых ееизмеряют термопарами в различных 5точках фотокатода,Качество шва, образующего приданном способе соединения рабочихобъемов приборов, значительно улучшается, так как стекло хорошо смачивается герметизирующим материалом, особенно при подаче его струей, и необразует с ним хрупких соединений,Кроме того, поверхность стекла практически не взаимодействует с парамищелочных металлов в процессе изготовления фотокатода, Высокая пластичностьшва при отсутствии в нем хрупких соединений позволяет герметизироватьрабочие объемы приборов, выполненныеиз стекол с различными коэффициентами 0термического расширения (например,из стекол С-1, С-1, иэ волоконно-оптических дисков и др.).Использование предлагаемого способа соединения рабочих объемов фотоэле-;Яктронных приборов герметизирующимматериалом,на основе индия, подающимся непосредственно на стеклянныеповерхности,. обеспечивает по сравнению с существующими возможность улуч- щшения физико-механических характеристик шва и получения приборов повышенной герметичности, воэможностьулучшения параметров Фотоэлектронныхприборов, упрощение технологии иэго- Зтовления приборов, удешевление приборов за счет исключения применениядрагоценных металловПример реализации способа.Предлагаемый способ соединениярабочих объемов Фотоэлектронных приборов может быть реализован при герметичном соединении фотокатода с электронно-оптической системой электронно-оптического преобразователя.В качестве герметизирующего материала используется сплав олова с индием (1;1) с температурой плавления117 С. Высота .первоначального уровняогерметизирующего материала, относительно плрскости стыка составляет 50100 мм, угол наклона плоскости стыка45 , диаметр полости 80 мм, диаметрсечения отверстия автономного вакуумированного объема 10 мм, ширинасечения полости 6 мм. Температура 55нагревания (Е ) герметизирующегоматериала 200 ОС. Температура стеклянных поверхностей после предварительного охлаждения 25 С (комнатная), вопроцессе герметиэ ации 25-30 С. Полупрозрачный сурьмяно-цеэиевый фотокатод ЭОП изготовляется по известной технологии на плоском стекле марки С-1 диаметром 80 мм, рабочий диаметр фотокатода 70 мм.Электронно-оптическая часть (ЭОП) представляет собой люминесцентный экран, изготовленный из (еп,Ю,)5:4 люминофора на плоском стекле марки С-1, которое спаяно через манжету из стали 29 НК со стеклянным цилиндром марки С-1, имеющим диаметр 80 мм и длину 20 мм, Экран приближен к Фотокатоду на расстояние 5 мм, Толщина герметизирующего слоя составляет 1 мм, Изготовленные таким образом ЭОП выдерживают напряжение между катодом и анодом не менее 10 кв, имеют пониженный уровень собственных шуйов, высокую чувствительность фотокатода, срок службы не менее двух лет.Формула изобретенияСпособ соединения рабочих объемовфотоэлектронного прибора, включающий операцию герметизации стыка двухрабочих объемов, один из которых содержит сформированный Фотокатод,путем подачи жидкого герметиэирующего материала на основе индия из автономного вакуумированного объема в полость в области стыка рабочих объемовприбора, о т л и ч а ю щ и й с. ятем, что, с целью улучшения физикомеханических характеристик шва, герметизирующего объем прибора, и улучшение параметров прибора, герметиэирующий материал подают непосредственнона сочленяемые поверхности, выполненные из стекла, которые предварительно охлаждают до температуры0-30 фС, а высоту Ь первоначальногоуровня герметизирующего материал вавтономном вакуумированном объемеотносительно плоскости стыка выбирают в зависимости от угла ( наклонаплоскости стыка и диаметра Ъ полости в соответствии с соотношениемЬ=1,5 - :2,5) и - и яп (и в процессегерметизации рабочих объемов поддерживают температуру сочлененных объемов прибора в пределах от 10 до40 С,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США, 9 3.904,065,кл.29-458, .опублик. 1975.2. Патент США Р 3.243.627,кл.313-102, опублик. 1966.720569 Сост авит ель Ю Л ут енинРедактор В.Павлов Техред Э,Чужик Коррект иницкая Подни снта СССР аб д.4/ Патент , г.ужгород, ул.Проектн илиал Заказ 1023 ЦНИИ по 11303/42 ТирИ Государственноделам иэобретенимосква, Ж,аж 844 о комитеи открыт аушская н