[其他]光學裝置的防雜光輸入窗及制造該窗的方法

無效

• 申請號: 85106363
• 申請日: 1985-08-24
• 公開（公告）號: CN85106363A
• 公開（公告）日: 1987-03-11
• 發明（設計）人: 約翰森·羅斯·豪沃思
• 申請（專利權）人: 老代爾夫特光學工業有限公司
• 主分類號: G02B1/10
• 分類號: G02B1/10;H01J43/28
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 王憲模,王申

本發明涉及光學裝置的防雜光輸入窗，尤其是適于用作圖象倍增器的輸入窗，并涉及制造該窗的方法。

在有關的技術領域中，“圖象倍增器”這一術語通常用來描述一種為微光場景提供明亮圖象的裝置。該裝置收集從微光場景發出的光，可見光或紅外（IR）光，然后，通過常常是把形成的輻射象轉換成等效的電子圖象這種過程，對其進行電放大，再將放大的電子圖象轉換成可見光圖象，就可產生遠比用肉眼所能觀察到的明亮得多的景象。

在過去二十年左右的時間里，圖象倍增器的結構和工作方式已經發生了變化，發展了一些更小、更有效的裝置。在最早期的圖象倍增器中（現在稱之為第一代裝置），輸入的光輻射通過纖維光學面板在光電陰極層（裝在面板另一側）上成象，產生的電子流被加速（經增強器部分）通過電子聚焦場到達光電陽極，即一熒光或發光屏上，這樣，就把入射的電子流又轉換成了可見光。稍后，發展了所謂第二代的圖象倍增器，這種倍增器中不再采用極其復雜和笨重的纖維光學面板和電一光增強器，而是采用玻璃輸入窗（仍帶有光電陰極層）以及今日稱做“微通道板”的部件，在該板中，所產生的電子幾乎都沿著管束中的每一管道（微型通道）跳彈，電子每接觸管壁一次都要產生一種電子級聯效應，使得在管道輸入端的一單個電子能在管道輸出端產生出許多電子，輸出的電子則被導引到光電陽極或發光屏上，產生出所需亮度的可見光圖象。當前，為發展第三代裝置正在進行大量地研究工作，第三代裝置除了在玻璃陰極窗上裝有半導體薄膜外，非常類似于第二代微型通道板裝置;常用的第三代裝置之陰極材料有砷化鎵、砷化鎵鈷和砷化銦鎵。

第二代和第三代圖象倍增器都采用了與某一電子生成部件（陰極）相鄰的微通道板，在電子發生部件的另一側即輸入側，都有一清晰的玻璃輸入窗，視場景象發生的光即通過此輸入窗進入倍增器。通常，該窗將倍增器的內部零件與周圍環境隔開，而它的與電子發生部件相鄰的內表面則一般用來支承一導電層結構，構成了與電子發生部的電連接。不幸地是，最常用的那種輸入窗其結構形狀會使導電層由于窗和導電層界面的軸外光線射入倍增器本身時，產生內反射而帶來嚴重問題，結果將形成虛象。

倍增器輸入窗一般加工成使其橫截面得以用很粗很短的T字來最恰當描述的形狀，窗的主體是T字的直立部分，在它的一面（輸入側的外面）有一徑向圓周凸臺，構成T字的橫道。最后，內面邊緣（由T字豎道上的底角所規定）則構成斜面（約45°），此斜面一直延伸到凸臺。

如上所述，輸入窗是用來支承一相連接的導電層的，此導電層通常取蒸涂金屬膜的形式，導電層一般設置在前述傾斜表面上并且是處于同凸臺相鄰的下表面上。顯然，按照與法線相交成某個角入射到此窗口的光線，即從倍增器軸外光源入射的光線是可以根據其精確的入射角度，而在窗片或導電層的界面被很好地反射，然后，繼續進入增強器內而形成一虛象或重形。

軸外光源產生的重影給倍增器的使用者帶來很大困難。曾經試驗過多種方法來消除重影或至少減小到可接受的程度。其中之一是采用所謂“牛眼”或“土星”窗作為輸入窗的，這類窗的中心部分（即T字豎直部分的中心段）由透明玻璃制成，而其余部分即凸臺（T字的橫道）和與傾斜表面（T字豎直段的外部）相鄰的部分則由深色的（通常為黑色的）光吸收玻璃制造。此種陰極窗已公開在美國專利4406973號中。

已知的上述這種輸入窗其缺點是，在深色玻璃和透明玻璃界面上仍會產生有害的反射而形成虛象。另外，這種窗片也難于制造因而價格昂貴。根據美國專利4406973號，該輸入窗的制造方法如下，首先，取一大塊透明玻璃并在這塊玻璃上加工出一環形通道。往此環形通道內注入液態的黑色玻璃，再把所得到的由透明玻璃和黑色玻璃構成的圓盤機加工成由黑色玻璃的周邊部分包圍住一圓柱形透明玻璃芯之T形輸入窗。

另一種制造這類輸入窗的方法是，將一直徑適當的深色玻璃管熱套裝到一具有適當直徑的透明玻璃棒上，將做好的棒鋸成許多塊圓盤件，每一圓盤件都具有所需輸入窗的總尺寸，然后，通過機加工去掉多余的深色玻璃，再將每塊圓盤外表面制做成標準形狀。

在上述兩種方法中，準確地給圓盤定心以進行機械加工非常困難，而且玻璃又經常是偏心切削，這樣，就會在倒斜部分的最小直徑段附近將透明玻璃暴露出來。在繼后的加工階段，輸入窗的傾斜表面將被一金屬導電層蓋住，這將會產生有害的反射。

還有，上述兩種方法都易在深色玻璃和透明玻璃界面處產生機械性的破裂和生成氣泡。