[實用新型]一種各向異性大動態條紋變像管的裝配結構

有效

• 申請號: 201720464299.5
• 申請日: 2017-04-28
• 公開（公告）號: CN206758400U
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 盧裕;田進壽;趙衛;王俊鋒;徐向晏;賽小鋒;韋永林;溫文龍;劉虎林;辛麗偉
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: H01J31/50
• 分類號: H01J31/50;H01J29/02;H01J29/46;H01J29/82
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司61211
• 代理人: 胡樂

技術領域：

本實用新型涉及一種超快診斷光電器件的裝配技術，具體涉及條紋相機核心部件條紋變像管的裝配結構。

背景技術：

超快現象(持續時間小于1μs)廣泛地出現在自然或科學技術研究中。例如，植物的光合作用過程、超大規模集成電路所產生的電脈沖、半導體材料載流子壽命、激光材料中的超快光激發態馳豫過程、化學反應的分子動力學過程、生物材料熒光發射、激光器產生的超短激光脈沖其持續時間、強光與物質相互作用物理過程等多在皮秒至飛秒量級，甚至于阿秒量級范圍內^[1]。因此超快現象研究對自然科學、能源、材料、生物、光物理、光化學、激光技術、強光物理、高能物理等研究及技術領域具有重要意義。

條紋相機能夠同時提供超快過程的一維空間(或光譜)、一維強度和一維時間共三維超快信息。條紋相機作為目前唯一的高時空分辨率的超快現象線性診斷工具，在時間分辨的超快現象研究中發揮著難以替代的作用。條紋相機主要由輸入光學系統、條紋變像管、圖像增強器及耦合系統、掃描電控、圖像采集及分析等組成。

條紋變像管是條紋相機的關鍵核心器件，主要由光電陰極、柵極、聚焦系統、偏轉器及成像單元組成，其結構原理如圖1所示。光電陰極用作條紋變像管光輻射探測敏感層，制作在條紋變像管輸入窗口真空一側，其功能是將被測輻射信息通過外光電效應轉化為光電子；柵極及聚焦系統對包含被測目標信息的電子進行軸向加速，并將加速后電子束在垂直軸向方向調制；偏轉系統通過所施加電壓實現被測目標時間信息向空間信息轉換；成像單元一般由熒光屏(或圖像增強器、CCD等成像器件)構成，將被測目標信息顯示為條紋圖像，從而完成超快過程的探測。

本申請主要針對電極零件較多的條紋變像管，如各向異性聚焦條紋變像管^[2]進行裝配。典型的條紋管結構如圖2所示，該條紋變像管由時間預聚焦電極系統(零件數量：3個)、空間電極系統(零件數量：4個)、時間聚焦電極系統(零件數量：3個)、偏轉器(零件數量：2個)及熒光屏組成，共有電極零件12個。裝配過程中要保證每個電極之間的空間位置準確性，還要保證各電極之間相互位置關系精度，任一電極位置及相互關系產生偏差都會造成最終整管成像質量的嚴重缺陷甚至整管報廢，因此裝配精度和一致性要求很高。

條紋變像管內部電極都通過設計的裝架接口點焊固定于玻璃管殼上，通過對玻殼的密封焊接，為電子光學系統工作提供真空環境。條紋變像管裝架完成后的尺寸會與理論設計空間尺寸產生偏差，偏差超過容限則會影響整個系統的成像質量。當然，造成偏差的原因很多，但主要由零件加工誤差和裝架誤差造成。隨著加工技術水平的發展，零件加工都能達到理論要求的精度，因此，裝架誤差則成為最終像質影響的主因^[3]。針對對各項異性聚焦大動態條紋管的分析可知，該條紋管電極裝配精度以及電極與前后聚焦電極的相對位置精度是關鍵的影響因素。

傳統各向異性聚焦條紋變像管裝配結構如圖2所示，裝配方法是將電極逐一疊加的方式進行，詳細裝配過程如下：

時間預聚焦電極組，首先給G柵極1、F1聚焦極2和B1消隱電極3上分別點焊固定零件陶瓷柱10各四個，每個電極上下兩側各兩個；將三個電極利用胎具固定，保證其距離及位置關系后，在陶瓷柱表面焊接時間電極支撐板11兩個，三個電極便通過兩個時間電極支撐板固定成為一體；再將時間電極支撐板11與時間電極連接板12焊接固定，時間電極連接板12與管殼焊接完成時間預聚焦電極組裝配。

空間電極電極組，由四個QL空間電極4垂直正交分布組成，首先給一個電極點焊四個零件陶瓷柱10，再將陶瓷柱10另一側與空間電極支撐板14焊接固定；重復上述步驟完成四個電極與電極支撐板的連接固定后，利用胎具將四個電極垂直分布的位置固定；在空間電極支撐板14兩側點焊法蘭型零件空間電極連接板13，將均布的四個空間電極組固定位一組，最后空間電極連接板13與管殼焊接完成空間電極的裝配。

時間聚焦電極及偏轉板電極組，主要由B2消隱電極5、F2聚焦極6、A陽極7以及偏轉板8組成。其中B2消隱電極、F2聚焦極、A陽極初期裝配方法及過程與時間聚焦電極組類似，利用陶瓷柱10將時間電極預時間電極支撐板連接并利用胎具固定；在靠近空間電極一側時間電極支撐板11與時間電極支撐板12焊接固定；靠近偏轉板一側時間電極支撐板11與陽極連接板15焊接固定；再將偏轉板8利用陶瓷柱與偏轉板支撐板16點焊固定，并將偏轉板支撐板16與陽極連接板15焊接固定，至此將時間聚焦電極及偏轉板電極組完成組裝，利用兩側連接板與管殼焊接完成時間聚焦及偏轉電極組的裝配。