CN112880974B - Mcp反射率对阴极灵敏度影响的检测装置、夹具及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种MCP反射率对阴极灵敏度影响的检测装置、夹具及方法，装置由沿光路方向依次封接的阴极窗、前组件和高透过率玻璃窗组成。前组件由阴极环、接触环、网格装配环、隔离圈及陶瓷筒组成，其主要用于收集电子、承载封接阴极窗、玻璃窗等部件并构成微小密封容器。阴极环呈同心圆状，内圈与外圈形成高度差，高度与阴极窗体厚度相符，用于封接阴极窗。本发明的夹具整体呈倒“凹”形的中空圆柱体，用于套住检测装置的下部,保证MCP输入面与高透过率玻璃窗保持紧贴。本发明的方法借助该装置及夹具，通过计算光电流与输入光通量之比得到灵敏度的测量值。本发明能保证管芯内部高真空度下检测MCP对阴极灵敏度的影响。

Description

MCP反射率对阴极灵敏度影响的检测装置、夹具及方法

技术领域

本发明涉及微光像增强器领域，尤其涉及一种MCP反射率对阴极灵敏度影响的检测装置、夹具及方法。

背景技术

微光像增强器是一种能够将极微弱的可见光线进行图像再现和亮度增强的成像器件，广泛应用于军事和科研领域。光阴极灵敏度是微光像增强器的重要指标，决定着微光像增强器在低照度下的视距和清晰度。

微光像增强器由管芯和专用高压电源组成，如图1(左)所示，管芯由光电阴极、微通道板MCP以及荧光屏组成。当微弱光入射到光电阴极时，光阴极产生光电子。电子由MCP进行倍增并激发荧光屏产生图像。但光电阴极具有一定的透过率，基于光反射理论，如图1(右)所示，若落在微通道板孔间端面的入射光可以再次反射到光阴极上，光阴极将再次产生光电子，可提高像增强器光阴极灵敏度。现在微通道板上镀膜可增加其反射率，面对多种镀膜微通道板，如何对比其对于光电阴极灵敏度的影响已成为目前的迫切需要。

一方面，像增强器光阴极灵敏度受光电阴极膜层的直接影响，因此，在对比不同镀膜MCP对于光电阴极灵敏度的影响时需保证使用同一块光电阴极。但由于管芯内部需保持高真空环境，无法对其拆解进行MCP的更换，因此本发明设计一种能保证管芯内部高真空度且可更换微通道板的检测装置。

另一方面，像增强器阴极灵敏度定义为像管在饱和工作电压下，光电阴极在2856K标准A光源的照射下，所产生的光电流与输入光通量之比。传统像增强器检测方法是收集MCP输入面金属膜层电极上的电流作为光电阴极所产生的光电流。但由于设计原因需更换不同的MCP，需重新考虑光电流的采集方式，因此需要一种可不依赖于MCP输入面金属膜层电极的光电流采集方法及装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种检测MCP反射率对阴极灵敏度影响的检测装置及检测方法，能保证管芯内部高真空度的情况下对比不同MCP对阴极灵敏度的影响。同时可以满足像增强器阴极灵敏度光电流采集的需求，为科研生产提供有效帮助。

本发明的技术方案：

一种MCP反射率对阴极灵敏度影响的检测装置，由沿光路方向依次封接的阴极窗、前组件和高透过率玻璃窗组成。前组件主要由阴极环、接触环、网格装配环、隔离圈及陶瓷筒组成，其主要用于收集电子、承载封接阴极窗、玻璃窗等部件并构成微小密封容器，作为内部电子运动的主要通道。具体的，所述阴极环与之间接触环、接触环与网格装配环之间、网格装配环与隔离圈之间均由一个陶瓷筒隔开并封接并共同构成一个微小密封容器。沿光路方向，阴极环和接触环呈前后封装在陶瓷筒两侧，接触环和网格装配环呈前后封装在陶瓷筒两侧，网格装配环和隔离圈呈前后分别封接在陶瓷筒的两侧。

所述阴极环呈同心圆状，内圈与外圈形成高度差，高度与阴极窗体厚度相符，主要用于封接阴极窗。

本发明为保证MCP可换，设计将MCP置于像增强器壳体外部，并设计网格装配环替代MCP输入面电极收集光电阴极产生的电子。网格装配环其呈中空圆环形，环形面上设六个长条凸起，原用于与MCP输出面接触。网格装配环的环形面上焊接四根金属丝，环形中空处设计方形金属丝且通过四根金属丝与环面相连。网格装配环设计有触钉，其可与外部灵敏光电流计相连接。隔离圈为空心圆环，侧视呈“工”字型，其封接一块高透过率玻璃窗。为消除管壳的整体结构改变对检测“MCP对像增强器阴极灵敏度影响”结果的影响，保留了原本的接触环等设计。

为满足灵敏度测试过程需要，本发明设置一种MCP的夹具，该夹具是整体呈倒“凹”形的中空圆柱体，其外圈高度约4cm，半径与隔离圈半径相符；其中间圆柱体高约2cm，半径约为外圈半径的1/2。

借助所述装置及夹具，本发明的一种检测MCP反射对像增强器阴极灵敏度影响的检测方法，包括以下步骤：

测量时，将MCP输入面紧贴装置高透过率玻璃窗，使用夹具套住外壳。套入后，所述夹具中间圆柱体支撑MCP输出面，可保证其输入面与高透过率玻璃窗保持紧贴。

网格装配环触钉与灵敏光电流计相连，装置阴极环连接外部电源并施加-180V电压，如图10所示。光电阴极在2856K标准A光源的照射下产生电子，由电场作用下电子运动至网格装配环并被网格所捕获。灵敏光电流计测量网格装配环上的电流以作为光电流，计算光电流与输入光通量之比即作为灵敏度测量值。根据检测得到的灵敏度的测量值评估MCP反射率对阴极灵敏度的影响，测量值越大表示所述的灵敏度越高、所述的MCP反射率对阴极灵敏度的影响也越大。

本发明的实现检测的工作原理：

本发明在测试时，光线穿过阴极窗进入壳体内部，穿过高透过率玻璃窗照射至镀膜MCP输入面。光线在镀膜MCP输入面产生反射，重新穿过玻璃窗返回壳体内部并入射至光电阴极，光电阴极则可再次产生光电子。因此本设计在检测时可更换不同镀膜MCP进行测试，即能在保证光电阴极一致且保持管芯内部高真空度的情况下对比不同MCP对阴极灵敏度的影响。

本发明的有益效果包括：

1、本发明设计MCP反射率对阴极灵敏度影响的检测装置,通过装置结构、网格装配环、高透过率玻璃窗等设计，解决了保持装置内部真空环境下更换MCP进行测试的问题。

2、本装置设计保证了使用同一光电阴极达到控制变量的前提，又通过网格装配环的设计实现收集电子的功能，将MCP置于壳体高透过率玻璃窗外实现了更换MCP的目的，为对比测试提供了可能。

3、本发明提供检测方法，设计相关夹具，实现了检测MCP对像增强器阴极灵敏度影响的功能，为产品设计、工艺管理提供了测试依据。

4、本设计壳体、测试方法极大程度适配现有像增强器组件，可靠性高，外观实用性好，提高了产品测试的效率。

附图说明

图1：微光像增强器原理示意图(其中左：普通微光像增强器原理、右：基于光反射理论的微光像增强器原理)。

图2：用于检测MCP反射率对像增强器阴极灵敏度影响的壳体结构示意图。

图3：壳体所用阴极环俯视示意图。

图4：像增强器结构示意图。

图5：网格装配环俯视示意图。

图6：隔离圈封接高透过率玻璃窗示意图。

图7：夹持MCP的夹具剖视示意图。

图8：夹持MCP的夹具示意图。

图9：测量过程中部件操作方法示意图。

图10：MCP对像增强器阴极灵敏度影响测量接线示意图。

图中：

1—阴极窗，用于制作光电阴极。

2—微通道板(MCP)。光电阴极产生光电子，在电场作用下运动至MCP输入面，经过MCP倍增，从MCP输出面穿出。

3—微通道板(MCP)输入面。

4—微通道板(MCP)输出面。

5—荧光屏。

6—阴极环，用于封接阴极窗。

7—接触环。常规像增强器灵敏度测量过程中，用于采集MCP输入面电极光电流。

8—网格装配环。设计金属网格，用于灵敏度测量时收集捕获光电子。如图5所示。

9—陶瓷筒。

10—隔离圈，用于封接高透过率玻璃窗、荧光屏等。

11—高透过率玻璃窗。壳体内部的光线经高透过率玻璃窗到达MCP输入面。光线在输入面产生反射，重新穿过玻璃窗返回壳体内部并入射至光电阴极。

12—装配环。常规像增强器所用装配环。

13—触钉。位于网格装配环边缘，测量时外接灵敏光电流计。

14—金属丝。点焊于装配环面，构成网格装配环。测量时用于收集捕获光电子。

15—夹具，用于支撑MCP。

16—夹具中间圆柱体。用于支撑MCP，使其紧贴高透过率玻璃窗。

17—灵敏光电流计。用于计量光电流。

具体实施方式

实施例1：

本发明的一种用于检测MCP反射率对像增强器阴极灵敏度影响的装置，如图1～6所示。

本发明的装置由前组件、高透过率玻璃窗组成。前组件主要由阴极环6、接触环7、网格装配环8、隔离圈10、多个陶瓷筒9组成，如图2所示。其主要用于收集电子、承载封接阴极窗1、玻璃窗等部件，构成微小密封容器，作为内部电子运动的主要通道。

如图3所示，阴极环6呈同心圆状，内圈与外圈形成高度差，高度与阴极窗体厚度相符，主要用于封接阴极窗。

本发明为保证MCP可换，设计将MCP置于像增强器壳体外部，并发明设计网格装配环8替代MCP输入面电极收集光电阴极产生的电子。网格装配环设计如图5所示，其呈中空圆环形，环形面上设六个长条凸起，原用于与MCP输出面接触。网格装配环面上焊接四根金属丝14，环形中空处设计方形金属丝且通过四根金属丝与环面相连。网格装配环设计有触钉13，其可与外部灵敏光电流计17相连接。隔离圈10为空心圆环，侧视呈“工”字型，其封接一块高透过率玻璃窗11，如图6所示。为消除管壳的整体结构改变对检测“MCP对像增强器阴极灵敏度影响”结果的影响，本设计保留了原本的接触环等设计。

为满足灵敏度测试过程需要，本发明设计一种夹持MCP的夹具15。所述夹具结构如图7、8所示，其整体呈倒“凹”形的中空圆柱体，外圈高度约4cm，半径与隔离圈半径相符。中间圆柱体16高约2cm，半径约为外圈半径的1/2。

本发明的装置在制作过程中，包括：

1.根据像增强器相关尺寸制作阴极环、接触环、隔离圈、装配环、陶瓷筒、高透过率玻璃窗，极大程度适配现有像增强器组件。

2.根据尺寸需求，使用橡胶材料，制作夹持MCP的夹具。

3.准备网格状金属丝，将金属丝点焊于装配环面，构成网格装配环。

4.按阴极环、陶瓷筒、接触环、陶瓷筒、网格装配环、陶瓷筒、隔离圈的顺序进行组件封接，并将高透过率玻璃窗封接于隔离圈上。

5.在真空环境下在阴极窗上制作光阴极，并将其封接于阴极环上，保证壳体内部处于高真空环境。

6.将镀膜MCP输入面紧贴装置高透过率玻璃窗，使用夹持MCP的夹具套住外壳。所述夹具中间圆柱体支撑MCP输出面，保证其输入面与高透过率玻璃窗保持紧贴。

7.将套入所述夹具的管壳放入灵敏度测量仪的暗箱，使用测量仪外部电源在阴极环上施加-180V电压。将灵敏光电流计接至网格装配环触钉。

8.关闭暗箱，使用2856K标准A光源对光电阴极进行照射，对灵敏光电流计进行统计读数并计算相应阴极灵敏度。

9.拿出测量完毕的管壳，取下夹持MCP的夹具，更换MCP再次进行测量。

对比在不同MCP或无MCP的情况下所测量的阴极灵敏度，统计MCP对像增强器阴极灵敏度影响。灵敏度越高表示MCP反射率对阴极灵敏度的影响也越大。

实施例2：

本发明的一种检测MCP反射对像增强器阴极灵敏度影响的检测方法，包括以下步骤：

步骤1，将MCP输入面3紧贴高透过率玻璃窗11，使用夹具15套住外壳。套入后，所述夹具中间圆柱体16支撑MCP输出面4，保证其输入面与高透过率玻璃窗保持紧贴。

步骤2，将网格装配环触钉13与灵敏光电流计17相连，阴极环连接外部电源并施加-180V电压，如图10所示。光电阴极在2856K标准A光源的照射下产生电子，由电场作用下电子运动至网格装配环并被网格所捕获。

步骤3，灵敏光电流计测量网格装配环上的电流以作为光电流，计算光电流与输入光通量之比即作为灵敏度测量值。

步骤4，根据检测得到的灵敏度的测量值评估MCP反射率对阴极灵敏度的影响，测量值越大表示所述的灵敏度越高、所述的MCP反射率对阴极灵敏度的影响也越大。

本发明在测试时，光线穿过阴极窗进入壳体内部，穿过高透过率玻璃窗照射至镀膜MCP输入面。光线在镀膜MCP输入面产生反射，重新穿过玻璃窗返回壳体内部并入射至光电阴极，光电阴极则可再次产生光电子。因此本设计在检测时可更换不同镀膜MCP进行测试，即能在保证光电阴极一致且保持管芯内部高真空度的情况下对比不同MCP对阴极灵敏度的影响。

Claims (8)

1.一种MCP反射率对阴极灵敏度影响的检测装置，其特征在于：

由阴极窗(1)、前组件和高透过率玻璃窗(11)组成；沿光路方向，所述阴极窗(1)封接在前组件前面，高透过率玻璃窗(11)封接在前组件的后面；

所述前组件主要由阴极环(6)、接触环(7)、网格装配环(8)、隔离圈(10)及陶瓷筒(9)组成；所述阴极环(6)与接触环(7)之间、接触环(7)与网格装配环(8)之间、网格装配环(8)与隔离圈(10)之间均由一个陶瓷筒(9)隔开并封接并共同构成一个微小密封容器，作为内部电子运动的主要通道；

所述阴极环(6)呈同心圆状，用于封接阴极窗(1)，其内圈与外圈形成高度差，该高度差与阴极窗(1)的厚度相符。

2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于：

沿光路方向，所述阴极环(6)和接触环(7)呈前后封装在陶瓷筒(9)两侧，所述接触环(7)和网格装配环(8)呈前后封装在陶瓷筒(9)两侧，所述网格装配环(8)和隔离圈(10)呈前后分别封接在陶瓷筒(9)的两侧。

3.根据权利要求1或2所述的检测装置，其特征在于：

所述网格装配环(8)其呈中空圆环形，其环形面上设置有六个长条凸起，用于与MCP输出面接触。

4.根据权利要求3所述的检测装置，其特征在于：

所述网格装配环(8)的环形面上焊接有四根金属丝(14)，在其环形中空处设置有方形金属丝且通过这四根金属丝与所述网格装配环(8)的环形面连接。

5.根据权利要求1或2所述的检测装置，其特征在于：

所述隔离圈(10)为空心圆环，侧视呈“工”字型，其后封接一块高透过率玻璃窗(11)。

6.根据权利要求4所述的检测装置，其特征在于：

所述网格装配环(8)还设置有与外部灵敏光电流计(17)相连接的触钉(13)。

7.一种用于固定权利要求1至6任一项所述的检测装置的夹具，其特征在于：

该夹具(15)是整体呈倒“凹”形的中空圆柱体，其中空圆柱体内底面上设置有中间圆柱体(16)，所述夹具(15)的外圈高度4cm，其半径与所述隔离圈(10)半径相符；所述中间圆柱体(16)的高2cm，其半径为外圈半径的1/2。

8.一种使用权利要求1至6任一项所述的检测装置和权利要求7所述的夹具的MCP反射率对阴极灵敏度影响检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，将MCP输入面(3)紧贴高透过率玻璃窗(11)，用夹具(15)套住所述的MCP反射率对阴极灵敏度影响的检测装置的下部，所述夹具(15)中间圆柱体(16)支撑MCP输出面(4)，保证其输入面与高透过率玻璃窗(11)保持紧贴；

步骤2，将网格装配环触钉(13)与灵敏光电流计(17)相连，阴极环(6)连接外部电源并施加-180V电压；光电阴极在2856K标准A光源的照射下产生电子，由电场作用下电子运动至网格装配环(8)并被其所捕获；

步骤3，灵敏光电流计(17)测量网格装配环(8)上的电流以作为光电流，计算光电流与输入光通量之比即作为灵敏度的测量值；

步骤4，根据检测得到的灵敏度的测量值评估MCP反射率对阴极灵敏度的影响，测量值越大表示所述的灵敏度越高、所述的MCP反射率对阴极灵敏度的影响也越大。

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