光学装置的防杂光输入窗及制造该窗的方法制造方法及图纸

光学装置的防杂光玻璃输入窗，该窗周边上的整个浅表层内有一吸收辐射的游离金属感生的色心．一种制备该窗片，特别是用做图象倍增器之输入窗的方法，包括用透明玻璃预成型，该窗片并在此窗片的至少是其周边表面的浅表层中构成色心．若透明玻璃含有可还原的金属氧化物，则在足够的高温下通过至少是将透明玻璃的周边表面置于还原气氛中，使还原气氛中的还原成分能扩散到窗片的浅表层内并将金属氧化物还原成游离金属原子．（*该技术在2005年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光学装置的防杂光输入窗，尤其是适于用作图象倍增器的输入窗，并涉及制造该窗的方法。在有关的
中，“图象倍增器”这一术语通常用来描述一种为微光场景提供明亮图象的装置。该装置收集从微光场景发出的光，可见光或红外(IR)光，然后，通过常常是把形成的辐射象转换成等效的电子图象这种过程，对其进行电放大，再将放大的电子图象转换成可见光图象，就可产生远比用肉眼所能观察到的明亮得多的景象。在过去二十年左右的时间里，图象倍增器的结构和工作方式已经发生了变化，发展了一些更小、更有效的装置。在最早期的图象倍增器中(现在称之为第一代装置)，输入的光辐射通过纤维光学面板在光电阴极层(装在面板另一侧)上成象，产生的电子流被加速(经增强器部分)通过电子聚焦场到达光电阳极，即一荧光或发光屏上，这样，就把入射的电子流又转换成了可见光。稍后，发展了所谓第二代的图象倍增器，这种倍增器中不再采用极其复杂和笨重的纤维光学面板和电一光增强器，而是采用玻璃输入窗(仍带有光电阴极层)以及今日称做“微通道板”的部件，在该板中，所产生的电子几乎都沿着管束中的每一管道(微型通道)跳弹，电子每接触管壁一次都要产生一种电子级联效应，使得在管道输入端的一单个电子能在管道输出端产生出许多电子，输出的电子则被导引到光电阳极或发光屏上，产生出所需亮度的可见光图象。当前，为发展第三代装置正在进行大量地研究工作，第三代装置除了在玻璃阴极窗上装有半导体薄膜外，非常类似于第二代微型通道板装置;常用的第三代装置之阴极材料有砷化镓、砷化镓钴和砷化铟镓。第二代和第三代图象倍增器都采用了与某一电子生成部件(阴极)相邻的微通道板，在电子发生部件的另一侧即输入侧，都有一清晰的玻璃输入窗，视场景象发生的光即通过此输入窗进入倍增器。通常，该窗将倍增器的内部零件与周围环境隔开，而它的与电子发生部件相邻的内表面则一般用来支承一导电层结构，构成了与电子发生部的电连接。不幸地是，最常用的那种输入窗其结构形状会使导电层由于窗和导电层界面的轴外光线射入倍增器本身时，产生内反射而带来严重问题，结果将形成虚象。倍增器输入窗一般加工成使其横截面得以用很粗很短的T字来最恰当描述的形状，窗的主体是T字的直立部分，在它的一面(输入侧的外面)有一径向圆周凸台，构成T字的横道。最后，内面边缘(由T字竖道上的底角所规定)则构成斜面(约45°)，此斜面一直延伸到凸台。如上所述，输入窗是用来支承一相连接的导电层的，此导电层通常取蒸涂金属膜的形式，导电层一般设置在前述倾斜表面上并且是处于同凸台相邻的下表面上。显然，按照与法线相交成某个角入射到此窗口的光线，即从倍增器轴外光源入射的光线是可以根据其精确的入射角度，而在窗片或导电层的界面被很好地反射，然后，继续进入增强器内而形成一虚象或重形。轴外光源产生的重影给倍增器的使用者带来很大困难。曾经试验过多种方法来消除重影或至少减小到可接受的程度。其中之一是采用所谓“牛眼”或“土星”窗作为输入窗的，这类窗的中心部分(即T字竖直部分的中心段)由透明玻璃制成，而其余部分即凸台(T字的横道)和与倾斜表面(T字竖直段的外部)相邻的部分则由深色的(通常为黑色的)光吸收玻璃制造。此种阴极窗已公开在美国专利4406973号中。已知的上述这种输入窗其缺点是，在深色玻璃和透明玻璃界面上仍会产生有害的反射而形成虚象。另外，这种窗片也难于制造因而价格昂贵。根据美国专利4406973号，该输入窗的制造方法如下，首先，取一大块透明玻璃并在这块玻璃上加工出一环形通道。往此环形通道内注入液态的黑色玻璃，再把所得到的由透明玻璃和黑色玻璃构成的圆盘机加工成由黑色玻璃的周边部分包围住一圆柱形透明玻璃芯之T形输入窗。另一种制造这类输入窗的方法是，将一直径适当的深色玻璃管热套装到一具有适当直径的透明玻璃棒上，将做好的棒锯成许多块圆盘件，每一圆盘件都具有所需输入窗的总尺寸，然后，通过机加工去掉多余的深色玻璃，再将每块圆盘外表面制做成标准形状。在上述两种方法中，准确地给圆盘定心以进行机械加工非常困难，而且玻璃又经常是偏心切削，这样，就会在倒斜部分的最小直径段附近将透明玻璃暴露出来。在继后的加工阶段，输入窗的倾斜表面将被一金属导电层盖住，这将会产生有害的反射。还有，上述两种方法都易在深色玻璃和透明玻璃界面处产生机械性的破裂和生成气泡。另外，从PCT专利WO84/04821号申请中得知，可采用这样一种方法来制造排除轴外光辐射的输入窗，首先，取一块圆柱形透明玻璃芯棒，然后用含有薄层纤维的特种玻璃或吸收光辐射的玻璃薄片包住圆柱形芯棒的表面。包层玻璃首先制成平板，然后将其切成斜条，再将斜条排置于芯棒的圆柱形表面上然后熔合。上述这种方法相当复杂因而价格昂贵。还有，在包层玻璃和芯棒玻璃界面处仍会产生部分反射，且在包层玻璃和芯棒玻璃的交界面处很容易产生机械性破裂和生成气泡。本专利技术旨在提供一种防杂光玻璃输入窗及其制造方法。此种窗口制造简单、价格低廉，而且至少具有同样的效果甚至更佳。因此，本专利技术一方面要提供一种用于图象倍增管的防杂光玻璃窗，该窗口包括一透明玻璃面板，在其整个周边表面具有吸收辐射、游离金属感应的“色心”。本专利技术的另一方面则是为本专利技术的防杂光输入窗提供一种制备方法，其中，至少是在预成形的透明玻璃窗之周边表面的一薄层中形成色心。下面，对照所附的图来描述本专利技术，但这里仅仅是以举例方式来描述图1是一既有技术的第三代图象倍增器的横截面示意图，表明了其主要结构和轴外辐射光源所引起的问题;图2A、2B分别是既有技术中“牛眼”输入窗的横截面示意图，其中一部分已予放大，用来表明某些可能的缺陷;图3A、3B、3C是按照本专利技术方法的一个实例，就所专利技术的输入窗展示了在其不同制造阶段时的一系列横截面示意图;图4是按照本专利技术的一改进的方法。既有技术中典型的图象倍增器装置示于图1。该装置包括沿光轴Ⅰ-Ⅰ配置的物镜11;T形透明玻璃倍增器输入窗12，窗片12内表面中心区托承的光电阴极13，它通过由窗12内表面圆周区域上的导电金属层14连接到电源(未示出)上;一微型通道极15;一带有荧光屏17并将光线导向目镜18的光学纤维出射窗16。输入窗12(包括光电阴极13)、微型通道板15和出射窗16(包括光电阳极荧光屏或发光屏17)的间隔是靠密封粘接的绝缘陶瓷管19之类物件保持住的。可以看到，输入窗的截面为短、粗的“T”形。它具有一与T字的竖道相对应的中心部分12C和一凸台部分12d，T字中竖道的底部(如图所示)角或边缘是倾斜的(如12b所示)，结果可获得一从光电阴极13延伸至凸台12d的圆锥表面，而圆锥表面的最小直径部分则是在光电阴极处。从近轴物体出射的两条光线R1和R2示于上述同一图中。图中还示出了从远轴光源A出射的一条光线R3，同时也表明该光线是如何从金属层14上反射从而在光电阴极13上产生物体的重影G。由于重影和正确象一样被倍增器放大，并由于意外光路R3的重影总会处于离焦位置，所以该重影对使用者会产生有害的影响。曾有过一段时间，把“牛眼”或“土星”式图象倍增器面板设计成在面板中产生内反射来防止重影形成，这种倍增器可在市场上买到。美国4406973号专利对其进行了描述并示意于图2的横截面图中。在这类输入窗中，圆柱形中心部分12c′，即T字竖本文档来自技高网...

【技术保护点】
根据本专利技术所提出的一种用于光学装置的防杂光输入窗，特别是适用于做为图象倍增器的输入窗，其特征为：该窗片包括一透明玻璃面板，在该面板的整个周边表面的浅表层上有一吸收辐射的游离金属感生的色心。

【技术特征摘要】
1.根据本发明所提出的一种用于光学装置的防杂光输入窗，特别是适用于做为图象倍增器的输入窗，其特征为该窗片包括一透明玻璃面板，在该面板的整个周边表面的浅表层上有一吸收辐射的游离金属感生的色心。2.按照权利要求1的一种输入窗，其特征为此透明玻璃面板由含有可还原的金属氧化物的玻璃组成。3.按照权利要求2的一种输入窗，其特征为所述玻璃为硼硅酸盐玻璃，其中含有67%的二氧化硅、19%的三氧化二硼和少量的三氧化二铝和氧化钾及痕量的钠、锂、砷、钴和其他杂质，还特别含有百万分之几的镧和锆。4.按照权利要求1的一种输入窗，其特征为浅表层的深度为0.5毫米或更小。5.按照权利要求1用做图象倍增器输入窗的一种输入窗，该输入窗从横截面上看呈短而宽的T字形，具有一输入面和一光电阴极接收面，以及一在输入面侧边的环形凸台与从光电阴极接收面延伸到凸台的斜圆周表面，其特征为具有浅表层的周边表面至少包括有斜表面。6.按照权利要求5的一种输入窗，其特征为具有浅表层的周边表面还包括凸台侧表面和凸台中背离输入面的表面。7.一种具有玻璃输入窗的图象倍增器装置。该输入窗的横截面为短而宽的T字形，它具有一输入面和光电阴极接收面，在输入面一侧具有一圆形凸台还有一从光电阴极接收面延伸至凸台的倾斜式周边表面，其特征为由透明玻璃制成的输入窗至少在倾斜表面的整个浅表层上具有吸收辐射的游离金属感生的色心。8.一种制备用于光学装置的防杂光玻璃输入窗特别是用做图象倍增器的输入窗之方法，其特征表现在以下步骤上;(a)用透明玻璃窗片预加工成所需形状;(b)至少在窗的周边表面的浅表层内形成吸收辐射的色心。9.按照权利要求8的一种方法，其特征为此色心是靠注入金属原子形成的。10.按照权利要求8的一种方法，其特征为形成窗片的透明玻璃含有少量可还原的金属氧化物，并且至少是将窗片周边表面在足以使气体还原成份扩散入浅表层的高温下，...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰森罗斯豪沃思，
申请(专利权)人：老代尔夫特光学工业有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]