一种小型化日盲紫外像增强管及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种小型化日盲紫外像增强管及其制备方法，小型化日盲紫外像增强管主要作为无人机电晕检测平台的核心探测器件，该像增强管采用双近贴聚焦结构，输入光窗采用日盲紫外波段高透过率材料，导电底膜采用兼顾导电率与透过率的金属单质和复合薄膜，光电阴极部件采用日盲紫外阴极薄膜，管壳部件采用多层金属陶瓷结构管壳，增益部件采用定制微通道板组件，荧光屏部件采用光纤面板

【技术实现步骤摘要】
一种小型化日盲紫外像增强管及其制备方法


[0001]本专利技术属于光电探测与成像领域，具体涉及一种小型化日盲紫外像增强管及其制备方法
。

技术介绍

[0002]日盲紫外探测技术已经在电晕检测领域获得了广泛的应用
。
高压线路和电力设备如果局部存在老化或故障，会发生电晕
、
闪络或电弧等不同形式的放电，造成设备故障，影响电力的传输
。
故障发生时会释放微弱的紫外辐射成分，该辐射成分处于日盲紫外波段，与日盲紫外探测器件响应光谱匹配，紫外探测技术具有灵敏度高
、
信噪比好等优点，普遍应用于电力检测领域
。
[0003]随着我国电力事业的发展，电力检测技术市场逐步转向智能化和规模化的应用，现阶段基于人力和巡检机器人的工作方式存在工作效率低
、
运行成本高等缺点，亟需发展基于无人机平台的自动化电晕检测方案
。
[0004]作为电力巡检方案的核心探测器件，紫外像增强管的体积和重量严重制约了紫外探测技术在无人机平台的应用和普及，现有的紫外探测器件体积和重量均不满足应用要求，不利于无人机平台长续航等实际应用需求
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种小型化日盲紫外像增强管及其制备方法，根据无人机电晕检测平台对紫外探测器件的使用要求，专门设计一种兼顾日盲紫外探测性能
、
体积
、
重量等性能的紫外像增强管，实现像增强管日盲紫外探测功能的同时具备小型化
、
轻量化的结构特点，满足无人机电晕检测平台使用要求
。
[0006]为达到以上目的，本专利技术采用以下技术方案：一种小型化日盲紫外像增强管，包括输入光窗
、
导电底膜
、
紫外光电阴极
、
金属陶瓷结构管壳
、
微通道板组件
、
荧光屏组件；所述输入光窗
、
导电底膜
、
紫外光电阴极依次设置，导电底膜用于实现光电阴极发射光电子后的电荷补充，紫外光电阴极用于吸收日盲紫外信号并发射与输入信号强度成正比数目的光电子，所述金属陶瓷结构管壳用于像增强管内部高真空环境维持及电信号引入，所述荧光屏组件用于微通道板组件倍增后的光电子的接收及电信号至光信号的转换；通过金属焊接工艺将荧光屏组件与金属陶瓷结构管壳焊接成密封结构
。
[0007]进一步地，所述小型化日盲紫外像增强管用于探测日盲紫外波段信号，有效探测区为直径不小于
10mm
的光敏面，且紫外像增强管外形尺寸不大于
φ
25mm
×
15mm
，重量不超过
20g。
[0008]进一步地，所述输入光窗
、
金属陶瓷结构管壳
、
荧光屏组件等部件气密性要求漏率优于
1.0
×
10
‑
10
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·
l/s。
[0009]进一步地，所述紫外像增强管封接在超高真空环境中采用铟锡合金材料高温熔融封接工艺或者纯铟冷压封接工艺，封接完成后紫外像增强管内部真空度优于
1.0
×
10
‑5Pa
，
用于保持管内光电子的产生
、
运动
、
倍增和转换工作环境，保障日盲紫外信号探测，金属陶瓷结构管壳与荧光屏组件采用激光焊
、
氩弧焊等工艺密封，输入光窗与金属陶瓷结构管壳封接工艺采用铟锡合金热封接工艺或者纯铟冷压封接工艺
。
[0010]进一步地，所述的输入光窗为在
220nm
～
280nm
日盲紫外波段具有较高透过率的石英或玻璃材料，如
JGS
系列石英，
220nm
～
280nm
波段透过率优于
85
％；输入光窗分为中心有效探测区域和边缘封接电极区域，中心有效探测区域依次覆盖导电底膜和紫外光电阴极，边缘封接电极区域覆盖封接电极薄膜材料
。
[0011]进一步地，所述的导电底膜用于实现光电阴极发射光电子后的电荷及时补充，为附着于输入光窗内表面有效区域且具有较好导电性能的金属单质或者复合金属薄膜，选自金属铬
、
金属镍
、
金属钼
、
复合金属镍铬合金
、
氧化铟锡等薄膜材料中的一种，面电阻小于
107Ω
/
□
，
220nm
～
280nm
日盲紫外波段综合透过率优于
50
％，镀膜工艺采用磁控溅射
、
电子束蒸发等薄膜制备技术实现
。
[0012]进一步地，所述的紫外光电阴极薄膜为在导电底膜上通制备的日盲紫外光电阴极薄膜，对
220nm
～
280nm
日盲波段具有较高的量子转换效率，选自碲化铯
、
碲化铷
、
碲化钾
、
碲铷铯
、
碲钾铯
、AlGaN
等紫外光电阴极薄膜材料中的一种
。
[0013]进一步地，所述金属陶瓷结构管壳采用多层金属电极环
、
陶瓷环和焊料钎焊而成，其中金属材料为可伐合金，陶瓷环材料为
95
％
Al2O3陶瓷，钎焊焊料片为厚度为
0.05mm
～
0.1mm
之间的银铜焊料
、
铜焊料或钯银铜焊料
。
[0014]进一步地，所述微通道板组件是将两块或多块微通道板通过组合工艺实现结构与增益稳定性，有效工作直径为
10.5mm
，工作电压在
1200V
～
2400V
范围内，
1600V
以上电子增益优于
1.0
×
105。
[0015]进一步地，所述荧光屏组件为在光纤面板封接件基底上制作一层荧光粉层后再制作金属导电铝膜，荧光屏所用荧光粉为
P20、P43、P46
和
P47
等型号荧光粉中的一种，铝膜为采用磁控溅射
、
电子束蒸发等薄膜制备技术制备的同时具有高导电性与反射性能的金属铝膜，纯度
4N
以上，荧光屏所用面板为光纤面板
、
光学玻璃等可用于光信号高效传输和耦合的窗口
。
[0016]所述荧光屏组件输出窗口材料为光纤面板，与金属可伐封接盘通过低熔点玻璃封接工艺实现密封，光纤面板封接件气密性要求漏率优于
1.0
×
10
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种小型化日盲紫外像增强管，其特征在于，包括输入光窗
(1)、
导电底膜
(2)、
紫外光电阴极
(3)、
金属陶瓷结构管壳
(4)、
微通道板组件
(5)
和荧光屏组件
(6)
；所述输入光窗
(1)、
导电底膜
(2)、
紫外光电阴极
(3)
依次设置，导电底膜
(2)
用于实现光电阴极发射光电子后的电荷补充，紫外光电阴极
(3)
用于吸收日盲紫外信号并发射与输入信号强度成正比数目的光电子，所述金属陶瓷结构管壳
(4)
用于像增强管内部高真空环境维持及电信号引入，所述荧光屏组件
(6)
用于微通道板组件
(5)
倍增后的光电子的接收及电信号至光信号的转换；通过金属焊接工艺将荧光屏组件
(6)
与金属陶瓷结构管壳
(4)
焊接成密封结构
。2.
根据权利要求1所述的一种小型化日盲紫外像增强管，其特征在于，所述的输入光窗
(1)
为石英或玻璃材料，
220nm
～
280nm
波段透过率优于
85
％；输入光窗
(1)
分为中心有效探测区域和边缘封接电极区域，中心有效探测区域依次覆盖导电底膜
(2)
和紫外光电阴极
(3)
，边缘封接电极区域覆盖封接电极薄膜材料
。3.
根据权利要求1所述的一种小型化日盲紫外像增强管，其特征在于，所述的导电底膜
(2)
为附着于输入光窗
(1)
内表面有效区域的金属单质或者复合金属薄膜，面电阻小于
107Ω
/
□
，
220nm
～
280nm
日盲紫外波段综合透过率优于
50
％
。4.
根据权利要求1所述的一种小型化日盲紫外像增强管，其特征在于，所述的紫外光电阴极
(3)
薄膜为在导电底膜上通制备的日盲紫外光电阴极薄膜
。5.
根据权利要求1所述的一种小型化日盲紫外像增强管，其特征在于，所述金属陶瓷结构管壳
(4)
采用多层金属电极环
、
陶瓷环和焊料钎焊而成，其中金属材料为可伐合金，陶瓷环材料为
95
％
Al2O3陶瓷，钎焊焊料片
(11)
为厚度为
0.05mm
～
0.1mm
之间的银铜焊料
、
铜焊料或钯银铜焊料
。6.
根据权利要求1所述的一种小型化日盲紫外像增强管，其特征在于，所述微通道板组件
(5)
是将两块以上微通道板组合而成
。7.
根据权利要求1所述的一种小型化日盲紫外像增强管，其特征在于，所述荧光屏组件
(6)
为在光纤面板封接件
(15)
基底上制作一层荧光粉层
(14)
后再制作金属导电铝膜
(13)。8.
根据权利要求7所述的一种小型化日盲紫外像增强管，其特征在于，所述荧光屏组件
(6)
输出窗口材料为光纤面板，与金属可伐封接盘通过低熔点玻璃封接工艺实现密封，光纤面板封接件
(15)
气密性要求漏率优于
1.0
×
10
‑
10
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l/s。9.
根据权利要求1所述的一种小型化日盲紫外像增强管，其特征在于，所述小型化日盲紫外像增强管用于探测日盲紫外波段信号，有效探测区为直径不小于
10mm
的光敏面，且紫外像增强管外形尺寸不大于
φ
25mm
×
15mm。10.
一种如权利要求1～9任一所述的小型化日盲紫外像增强管的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤
A
：将可伐合金零件
(10)、
焊料片
(11)
及陶瓷环
(12)
按顺序完成组装，组装好的组件放入真空炉，温度升到
860℃
，保温2小时后自然降温至室温，取出金属陶瓷结构管壳
(4)
，保温过程中，焊料片
(11)
熔化，将可伐金属零件
(10)
和陶瓷环
(12)

【专利技术属性】
技术研发人员：唐家业，王志荣，王涛，杨炳辰，程奎，刘昌春，徐鹏霄，唐光华，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十五研究所，
类型：发明
国别省市：