автореферат диссертации по электронике, 05.27.02, диссертация на тему:Повышение стабильности электронно-оптических преобразователей с МКП при оптимизации процессов изготовления

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ1

На правах рукописи Для служебного ПОЛЬЗОВАНИЯ

Эк,

МИХАЙЛОВА Ирина Валентиновна

ПОВЫШЕНИЕ СТАБИЛЬНОСТИ ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ С МКП ПРИ ОПТИМИЗАЦИИ ПРОЦЕССОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

Специальность: и^.ЭТ.О;.: - Вакуумная и пла&м^нная электроника

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - П<мЬ

Работа выполнена на кафедре ":члектронни- приборы" Семеро -Кавказского госуларственного технологически .р i университета.

Научный руководитель: к. т.н.. -профессор Козырев E.H.

Официальные оппоненты: д.т.н.. профессор Быстроь Ю.А. .

к.т.н., доцент !1"р>-сл^ни A.A.

Ведущая организация - научно-технич.'скии центр "Ьасрик".

г. Влодикар.ка.-

Защита состоится " С7 " _ 1ууь г. в аудитории к.-«1»'лрн

ЭПП в часов С-О минут на заседании Специализированного

Совета Д.053.16.13 Московского энергетического института.

Отзывы ( в двух экземплярах, заверенные печатью ) просим направлять по адресу: 105835 ГСП. Москва. Е-.°50 ул. Красноказарменная, Д. 14. Ученый Совет КГ-М.

'С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке Московского энергетического института.

Автореферат разослан Д^лЛц^Ц^1 г-

Ученый секретарь Специализированного Д. 05:?.. 16.1:<

Совета

общая характеристика работы

актуальность теш. Долговечность любого изделия является наиболее емким параметром, характеризующим как уровень разработки, степень использования новейших достижений в технологии, так и культуру производства данного изделия. Долговечность определяет экономическую эффективность и требуемые объемы производства изделия.

Долговечность электронно-онтических преобразователей (ЭОП) определяют по снижению коэф!ицивнта преобразования, являющегося параметром-критерием годности (ПКГ), до уровня, препятствуадего дальнейшему успешному использованию ЭОП в аппаратуре.

Как показывает анализ, постепенные (деградационные) отказы иквёрторных ЭОП, в конструкции которых используется микроканальная пластина (МКП) с ионно-барьерной пленкой на входной поверхности, связаны с падением коэффициента усиления МКП.

Повышению стабильности МКП в процессе эксплуатации с момента их появления и до настоящего времени уделялось пристальное внимание, этой проблеме посвящено множество работ. Принципиальным решением явилась разработка МКП Ъг, которая обеспечивает стабильность параметров при длительном высокотемпературном вакуумном отжиге и электронной бомбардировке.

Учитывая экономическую сторону вопроса, целесообразно повысить долговечность МКП, изготавливаемых из тривиальных стекол.

В настоящей работе приводятся результаты исследования долговечности отечественного серийного ЭОП ЭПМ26Г и его модификаций, в ходе которых разработана модель деградации параметра - критерия годности (ПКГ) ЭОП с микроканальным усилением и определена степень влияния на параметры модели технологических факторов изготовления ЭОП. С использованием модели деградации ПКГ определен суммарный заряд (определяющий состояние поверхности микроканалов), прошедший через единицу площади МКП за весь период испытаний на долговечность ЭОП ЭПМ26Г. С учетом процессов, тренировки и прогона ЭОП показано, что суммарный заряд с выхода МКП приближается к уровню, обеспечивающему стабильность коэффициента усиления МКП (0,1 Кл/смг) только в конце испытаний на

долговечность. Этим обстоятельством и обусловлено отсутствие фазы стабилизации ПКГ ЭОП ЭПМ26Г в отличие от модели изменения коэффициента усиления МКП под действиям длительной электронной бомбардировки. В настоящей работе повышение стабильности ЭОП с МКП достигается путем оптимизации технологического процесса изготовления ЭОП, включающим электронное обезгаживание МКП на различных его его стадиях как средство минимизации влияния технологических факторов на степень деградации ПКГ. Рассматриваются вопросы использования модели ПКГ для разработки методов ускоренных испытаний на долговечность ЭОП с МКП.

Диссертационная работа выполнена в рамках ОКР "Разработка технологии предварительной и финишной обработки МКП в изделиях "Овод-2" с целью обеспечения стабильности коэффициента преобразования на уровне 25000 в ходи испытаний на долговечность" (шифр "Стабильность").

ЦЕЛЬ и задачи работы. Повышение стабильности ЭОП с МКП путем оптимизации процессов изготовления.

В соответствии с указанной целью в диссертации поставлены следующие задачи:

1 .Поиск модели изменения коэффициента преобразования ЭОП с МКП при испытаниях на долговечность - модели деградации ПКГ.

2.Оценка влияния на параметры модели деградации ПКГ конструктивных и технологических Факторов изготовления ЭОП с МКП.

3.Теоретический анализ моделей деградации ПКГ ЭОП с МКП и модели деградации коэффициента усиления МКП под действием длительной электронной бомбардировки.

4.Разработка и оптимизация процесса электронного обезгакива -ния МКП на различных этапах изготовления ЭОП, как способа устранения влияния технологических факторов на степень деградации ПКГ.

5.Разработка методики ускоренной оценки долговечности ЭОП с МКП на основе действующих РД и ГОСТ.

б.Экспериментальная проверка разработанного техпроцесса.

научная новизна.

1 .Предложена модель изменения коэффициента преобразования ЭОП с МКП (являющегося параметром-критерием годности (ПКГ) при

- б -

испытаниях на долговечность), позволяющая расчитывать суммарный выходной заряд.определяющий состояние эмиссионной поверхности МКП; произведена оценка влияния на параметры модели конструктивных и технологических факторов изготовления ЭОП.

2.Результаты теоретического и экспериментального исследования деградации ПКГ ЭОП с МКП.

3.Разработан процесс электронного обезгаживания МКП в ЭОП не этапе вакуумной обработки (до формирования фотокатода), тренировки ЭОП при повышенной освещенности на фотокатоде и прогона, минимизирующие влияние технологических факторов изготовления ЭОП с МКП и приводящие к стабилизации ПКГ.

4.Предложена методика ускоренных испытаний на долговечность ЭОП с МКП, предусматривающая использование модели деградации ПКГ для прогнозирования значений ПКГ, с целью сокращения длительности испытаний в форсированном режиме (при повышенной освещенности на фотокатоде) на 6096.

практическая ценность.

1 .На основе разработанной модели деградации ПКГ определена степень влияния конструктивных и технологических факторов на долговечшость ЭОП. Показано, что в период эксплуатации ЭОП ЭПМ26Г включена фаза "очистки" поверхности микроканелов под действием электронной бомбардировки, характеризующаяся значительным падением коэф|ициента усиления МКП (более 3 раз).

2.Предложен импульсный режим работы МКП при напряжениях больше номинального в линейном диапазоне усиления МКП для процессов электронного обезгаживания МКП и тренировки ЭОП,обеспечивающий эффективную десорбцию вещества при сохранении эмиссионного слоя микроканалов.

3.Предложен способ электронного обезгаживания №ОТ в самом приборе, до изготовления катода, позволяющий эффективно удалить углеводороды с поверхности микроканалов, включая первые каскады умножения. Для ЭОП ЭПМ26Г использование электронного обезгаживания МКП привело к повышению отношения сигнал/шум в 1,5 раза.

4.Предложен способ тренировки ЭОП с МКП, учитывающий эксплуатацию ЭОП при повышенных засветках на фотокатоде, приводящий к финишной очистке эмиссионных поверхностей при

использовании малогабаритного технологического насоса.

5.Предложен способ прогона ЭОП при повышенной освещенности на фотокатоде, обеспечивающей приемлемую длительность операции, и определен максимально допустимый уровень первоначальных значений коэффициента преобразования ЭОП, ограниченный условием линейного режима работы МКП.

¿.Использование комплекса процессов электронного обезгажива-ния МКП, тренировки ЭОП и прогона минимизирует отрицательное влияние технологических факторов при изготовлении ЭОП с МКП и определяет стабильность ПКГ при эксплуатации ЭОП. В рамках требований ТУ для ЭОП ЭПМ26Г долговечность, с использованием разработанных процессов увеличилась вдвое.

7.Предложена методика оценки долговечности ЭОП во время технологической операции - прогона.

на зщт выносятся

1.Модель деградации ПКГ ЭОП с МКП.

2.Результаты эксперимтмтального исследования ПКГ при испытаниях на долговечность ЭОП ЭПМ26Г и его модификаций.

3.Результаты теоретического анализа моделей деградации ПКГ ЭОП с МКП и модели деградации коэффициента усиления МКП под действием длительной электронной бомбардировки.

4.Результаты оптимизации процесса электронного обезгахивания

МКП.

5.Результаты оптимизации импульсной тренировки ЭОП.

6.Методика прогнозирования деградации ПКГ при испытаниях в форсированном режиме.

7.Результаты испытаний на долговечность ЭОП ЭПМ26Г с использованием техпроцессов электронного обезгаживания МКП, тренировки и прогона ЭОП.

апробация работы и публикации. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на XV научно-технической конференции по качеству выпускаемой продукции (Нальчик, 1989 г); на Всесоюзной конференции по волоконной оптике (Москва, 1990 г); XI научно - технической конференции по фотоэлектронным приборам "Новые принципы формирования ТВ изображений"

(Ленинград, 1990 г); научно-теоретической конференции СКГМИ к 100

- летию со дня рождения профессора Агвенкова В.Г. (Владикавказ, 1993 г); научно-технической конференции СКГМИ "Электронные приборы и системы в промышленности" (Владикавказ, 1994 г.).

Всего по теме диссертации опубликовано 10 работ, включая 2 авторских свидетельства на изобретение.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, изложенных на 192 страницах машинописного текста, иллюстрированого 64 рисунками и списка цитируемой литературы,из 69 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении кратко освещено состояние вопроса, обоснована актуальность темы диссертации, определены цель и задачи работы, отмечена научная новизна и практическая ценность исследований, сформулированы основные положения выносимые на защиту и приведено краткое содержание всех глав.

Первая глава носит обзорный характер и посвящена изложению и анализу литературных данных по влиянию конструктивных и технологических факторов ЭОП с МКП на их долговечность; механизмам деградации эмиссионного слоя микроканалов под действием длительной электронной бомбардировки,а также зависимости срока службы приборов с МКП от предварительной обработки микроканальных пластин.

В конце главы формулируются задачи диссертационной работы.

Во второй главе рассмотрена модель, описывающая характеристики деградации усиления МКП

С = Со а [ (1 + а) ехр (к<5) - 1 Г1, имеющая единственный физический механизм: состояние поверхности определяется общим зарядом, прошедшим каналы МКП. Константы а, К и первоначальный уровень усиления Со отражают состояние поверхности и степень деградации усиления МКП.

На эмиссионную поверхность МКП в ЭОП действует ряд дополнительных факторов:

- эффективность вакуумно-термического обезгаживания ЭОП,

- сорбция щелочных металлов МКП при формировании фотокатода,

- уровень загрязнения микроканалов углеводородами.

Путем аппроксимации экспериментальных данных получена модель деградации ГОГ - коэффициента преобразования т) (лк/лк) ЭОП с ЫКП в зависимости от длительности I (час.) испытаний на долговечность, представляющая собой степенную функцию, которая описывает экспериментальные значения с вероятностью не менее 95%:

о.ь о.ь

т) - 1 г - 1

-= ь + ь,—,-

0,5 ° 0,5

После упрощений, с учетом т) »1, модель деградации ПКГ ЭОП с МКП принимает вид:

т, - [ 0,5 Ьо+ /Т - 1 )]а .

Коэффициент Ьо зависит от начального уровня коэффициента преобразования ЭОП, а угловой коэффициент Ъ(, очевидно, и определяет степень деградации ПКГ.

Произведена оценке влияния конструктивных и технологических факторов, а также режима работы ЭОП на коэффициенты Ь и Ь,.

Показано, что ответственным элементом за падение коэффициента преобразования в ЭОП с МКП,на входную поверхность которой нанесена ионно - барьерная пленка, является МКП - изменения значений интегральной чувствительности фотокатода и светоотдачи экрана не выходят за пределы 10 - 20%.

Рассмотрена связь коэффициентов к и Ь1 моделей долговечности МКП и ЭОП с МКП, представляющая собой линейную функцию:

Ь, = 1,36 + 0,07-к, указывающую на единый механизм изменения параметров.

Анализ результатов испытаний ЭОП ЭПМ26Г, изготовленных в полном соответствии с конструкторско-технологической документацией выявил зависимость коэффициента преобразования от длительности испытаний при средних для выборки значениях коэффициентов Ъо и Ь:

т) = [ 207- 1,6 ( /г - 1 ) ]г .

С использованием найденной модели т] =Г(Ь) расчитано среднее

значение общего заряда, прошедшего каналы МКП во время испытаний на долговечность Э0П.ЭПМ26Г:

где В,,Ег - освещенность на фотокатоде, лк; Э - площадь фотокатода; мг; 7 - светоотдача экрана, кд/Вт; и - напряжение промежутка МКП-экран, В; г - время испытаний на долговечность, ч. При значениях В,=1 •Ю'-'лк; Ег=5-10~4лк; Б = *>81-Ю~6 мг; 7 = 7 кд/Вт; 1Т = 4500 В получено

С учетом процессов тренировки и прогона ЭОП показано, что суммарный заряд с выхода МКП приближается к уровню, обеспечивающему стабильность коэффициента усиления МКП только в конце испытаний на долговечность. Этим обстоятельством и обусловлено отсутствие фазы стабилизации ПКГ ЭОП ЭПМ26Г в отличив от модели изменения коэффициента усиления МКП под действием длительной электронной бомбардировки.

Во второй главе уточнены требования к технологическому процессу изготовления ЭОП.

В третьей главе рассмотрена модель эффективности десорбции при электронном ударе в линейном режиме усиления канала, проанализированы исследования Бутто газоотделения МКП при электронной десорбции в линейном и нелинейном режиме работы МКП, найдено техническое противоречие процесса электронного обезгажива-ния МКП и пути его устранения.

В главе приводятся результаты разработки и оптимизации процессов электронного обезгакивания МКП,тренировки и прогона, призванных снизить влияние технологических факторов изготовления

ъ 500

о о

10С0

<} = 0,221 КЛ.

ЭПП на степень деградации эмиссионного слоя МКП. По отношению к модели коэффициента преобразования задача (водится к минимизации углового коэффициента [bj - min.

Предварительное электронное обезгаживание десорбирует поверхностные загрязнения в каналах МКП, более эффективно по спектру удаляемых газов по отношению к термическому. Однако, вследствие выноса пластины на атмосферу (для последующего монтажа изделия) эта поверхность вновь загрязняется. Кроме того, электронное обезгаживание требует специального чистого источника электронов и, наконец, известные способы электронного обезгаживания не обеспечивают оптимальной энергии десорбции вещества с поверхности микроканалов ~ эВ, при этом пластина, как правило, работает в режиме насыщения, что приводит к деградации эмиссионного слоя выходных каскадов умножения.

Разработанный процесс электронного обезгаживания МКП предусматривает обезгаживание пластины в самом приборе, во время его вакуумной обработки, до формирования катода. Возможность осуществления процесса электронной десорбции вещества в МКП определяется наличием темновых электронов в микроканалах (термоэмиссия, ß-распад 40К). Необходимая энергия электронов достигается путем использования импульсного источника питания с оптимизированными методом экстремального эксперимента параметрами: амплитуда импульсов напряжения 1500+1700 Б; длительность 1-я,з мс, период следования импульсов 0,13 + 0,16 с. Оптимум процесса электронного обезгаживания МКП найден из условия максимального количества выделившегося газа и, очевидно, отвечает наиболее эффективному приложению импульсного напряжения к пластине, когда отсутствуют ограничения, связанные с перераспределением потенциала вдоль каналов, приводящие к падению процесса умножения и полной "блокировке" канала (не только ограничивающей амплитуду, но и обрезающей длительность импульса).

Целесообразно, положительный потенциал приложить ко входу пластины для формирования максимального электронного потока на входе МКП, который недостижим при электронной тренировке изделия потоком электронов с катода, для очистки наиболее загрязненных участков микроканалов ( при наличии ионно - барьерной пленки на входной поверхности МКП имеются дополнительные загрязнения углево-

дородами первых каскадов умножения, поскольку технология ее получения предусматривает нанесение и отжиг на атмосфере органической подложки через каналы МКП).

С целью повышения эффективности обезгакивакия пластины и ускорения процесса обезгаживания, процесс осуществляется в средо водорода при парциальном давлении (1 +5)• ю~3 Па, которое создается титановым высокопористым газопоглотителем (прогреваемым при температуре ~ 700°0), одновременно откачивающем остаточные газы.

На рис.1 представлены кривые газоотделения при тренировке ЭОП в статическом режиме, при выходном токе МКП, составляющем 20$ тока проводимости для ЭОП: без предварительного электронного обезгажи-вания МКП, с электронным обезгаживанием МКП в вакууме в течение 2А часов и в водороде - в течение Э часов. Количество выделившегося газа для этих режимов составляет 2,7ио"3 Па-м3; 5,9-1о~5Па-м3 и 1,1>10~5Па-м3 соответственно.

Использование разработанного процесса электронного обезгаживания позволило уменьшить количество адсорбированного вещества в микроканалах ь 200 раз по сравнению с существующим для ЭОП ЭПМ26Г. Другим результатом явилось увеличение отношения сигнал/шум в 1,5 раза при уменьшении дисперсии параметра в выборке экспериментальных изделий в ю раз, что подтверждает значимость введенных воздействий на МКП при уменьшении влияния случайных факторов.

При разработке способа тренировки ЭОП учитывалась возможность повышенных засветок фотокатода при рабочих напряжениях на электродах (вследствие инерционности процессов в схеме автомати -ческой регулировки яркости (АРЯ) блока питания ЭОП), обусловленная условиями эксплуатации приборов ночного видения.

Оптимизация, проведенная симплексным методом планирования эксперимента, привела к процессу, осуществляемому в импульсном. режиме питания МКП с длительностью импульсов ~0,1 мс, частотой 3-7 Гц и амплитудой 1100+1300 В, при освещенности на фотокатоде ~2,5 лк и при сохранении рабочих статических напряжений на других электродах ЭОП. При тренировке прибора в импульсном режиме и выделение, и поглощение газов осуществляется порциями, что обеспечивает высокий вакуум в приборе и, соответственно, работоспособность эмиттеров.

Скорость гаэоотделеиия при тренировке 60П в статическом режиме (иапрахение МКП -550В; выгодной то* МКП-1кхА)

Рис. 1

1-прибор без электронного обеэгахиванхя МКП; 2-првбор с электронным обеэгаживакием МКП в вакууме в течение 16 часов; 3-прибор с электронным обевгаживанием МКП в среде водорода в течение трех часов.

Количество виделившегое« газа в зависимости от продолжительности импульсной тренировки ©ОП

Рис. 2

Длительность тренировки ЗОП о МКП определяется выходом кривой газоотделения на плато (рис.2) и величиной суммарного заряда, снятого с выхода МКП (~0,3 Кл), обеспечивающих стабильность коэф. усиления МКП при эксплуатации ЭОП.

Прогон ЭОП с блоком питания приводит к дальнейшей стабилизации параметров. На операции прогона необходимо пройти нестабильный участок зависимости т) = f(t), связанный с процессами сорбции-десорбции вещества н микроканалах за минимальное время в линейном режиме работы ЭОП. Минимизация длительности прогона достигается за счет форсировании режима при повышении освещенности на фотокатоде ( до 5-1 о-3 лк ), а отсутствие режима насыщения -начальным уровнем коэффициента преобразования (т)п~зоооо), найденного из условия:

где I ток, с выхода МКП; I - ток проводимости МКП. С другой стороны 1вцх = С, где ток фотокатода, при

известной интегральной чувствительности фотокатода ф, его площади S и освещенности на фотокатоде Е

Vв s

С - коэффициент усиления МКП, который можно найти из выражения для коэффициента преобразования ЭОП с МКП

т) = % ф С т U

здесь 7 - светоодача' экрана, U- напряжение в промежутке МКП-экран. Тогда можно записать, что

11

I = Е S - .

вых

и 7 и

Из анализа параметров ЭОП ЭПМ26Г следует, что средняя величина рабочего напряжения МКП ^мкп= 960 В; при этом коэффициент усиления С = 2-Ю3; среднее значения сопротивления МКП R = Ю8 Ом, поэтому среднее значение тока проводимости Ie= ^„^/Н ~ 1 - ю-5 А и среднее значение выходного тока МКП не должно превышать значений:

W °'05-*с =5-Ю"7А . Тогда величина коэффициента преобразования с учетом 7=7кд/Вт;

U=4500 В; S = -K-B1 • 1СГ6мг и Е=5-Ю Злк составит:

I я 7 U

вы* '

Т) =--30000.

£ S

Экспериментальное опробивание режима прогона при разных начальных уровнях коэффициента преобразования подтвердило эффективность прогона в расчетном режиме: при начальном уровне коэффициента преобразования т)о~ 30000 кривая зависимости tj = t ( t ) через 50 часов выходит на плато на том же уровне т) «• зоооо, в то время как при т)о~ 55000 кривая т) = t (t) монотонно падает (рис.з).

В четвертой главе приводятся результаты исследования долговечности ЭОП ЭПМ26Г, изготовленных по технологическому процессу, изложенному в третьей главе диссертации.

Показано, что для экспериментальных приборов в модели долговечности ЗОП и модели долговечности МКП значения коэффициентов, определяющих степень падения параметра, наименьшие (Ь( по абсолютной величине) из всех рассмотренных ранее:

Ь, = -1; . к = 0,8.

Кроме того, дисперсия ПКГ в конце испытаний на долговечность в выборке экспериментальных ЭОП в 270 раз ниже, чем в выборке ЭОП ЭПМ26Г.

Эти обстоятельства указывают на управление процессом долговечности ЭОП с МКП, путем использования разработанной технологии электронного обезгаживания МКП, тренировки и прогона ЭОП.

Оценка долговечности по величине суммарного заряда с выхода МКП показывает, что долговечность ЭОП ЭПМ26Г после оптимизации процессов возрасла вдвое (рис.4).

В пятой главе рассмотрены методы ускоренных испытаний на долговечность, основанные на форсировании режима (в соответствии с РД 0773-90); на прогнозировании ПКГ по временной зависимости (ГОСТ 18348-73) и предложен третий, включающий оба предыдущих: прогнозирование ПКГ по временной зависимости при проведении ускоренных испытаний с использованием повышенной освещенности на фотокатоде.

Исходя из анализа ускоренных испытаний в форсированном

Прогон приборов при двух значениях нач&швого уроввх коэффициента преобразования

i > ■ ч ' А 4 *

; X \ \ В \ у \ \

3 \ 1 \ N Ч V

1 Ч. s f ч * "i V ч

•ч •

Вреде, ч

Рис.3

Нтиеневяе коаффкцхежта прео$рв»овани* с ростом зар(да, прошедшего каналы ШСП

50000-

♦5000

в

§ 40000 «

е.

«

о

£.35000 с

е

¿30000

25000-

О.О 0.1 0.2 0.3

0, Кл/см2

Рис.4

Средние аначени« дл» выборок

1-80П вПМ26Г; г-экспериментальных ЭОП

режиме, при повышенной освещенности на фотокатоде показано, что в случае ЭОП с микроканальным усилением условие равенства экспозиций при обычных и ускоренных испытаниях не является единственным для соблюдения адекватности.

Другими требованиями к режиму ускоренных испытаний на долговечность для ЭОП с МКП являются :

- равенство суммарного заряда, прошедшего каналы МКП за время ускоренных испытаний;

- линейный режим работы ЭОП, при котором выходной ток МКП не превышает Ъ% тока проводимости.

Показано, что для каждого типа ПОП с МКП, выполняя перечисленные требования, можно найти режимы ускоренных испытаний:

- освещенность на фотокатоде:

и и 7 и

В = 0,04 ----'......- ;

Кмкп Б

- длительность:

Н

г =-;

еу

при проведении ускоренных испытаний АРЯ отключается (поскольку АРЯ снижает напряжение на МКП при увеличении освещенности на фотокатоде и оставляет выходной ток МКП неизменным).

Показано, что модель долговечности при испытаниях в форсиро -ванном режиме совпадает с моделью долговечности ЭОП с МКП, отличаясь только увеличением абсолютных значений углового коэффициента.

Проведены ускоренные испытания при повышенной освещенности на фотокатоде выборки ЭОП ЭПМ26Г-Б7, изготовленных по разработанной технологии электронного обезгаживания МКП, тренировки и прогона ЭОП, подтвердившие адекватность испытаниям в обычном режиме.

Сократить длительность испытаний на долговечность можно, используя возможности прогнозирования значений параметра по известной зависимости от времени:

г] = [ Ьо + Ь, ( /Т - 1 )

Аппроксимируя значения ПКГ на трети срока службы с использованием регрессионного анализа находятся коэффициенты Ъо и , после чего рассчитывается значение т) в конце срока службы.

Благодаря модели деградации ПКГ ЭОП с МКП при испытаниях на долговечность в форсированном режиме, отличающейся от модели долговечности ЭОП только увеличением абсолютного значения углового коэффициента, возможно прогнозирование значений ПКГ при форсировании режима испытаний по трети длительности испытаний.

Испытания по третьей методике - наиболее привлекательны. Совмещая их с прогоном ЭОП и обеспечив контроль за изменением коэффициента преобразования, можно прогнозировать значения ковффициента преобразования а течение периода эксплуатации квждого изделия на этапе его изготовления.

Ускоренные испытания ЭОП явились эффективным средством контроля за качеством обезгаживания МКП и тренировки прибора.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ

1.Исследованы закономерности изменения коэффициента преобразования в процессе длительной работы ЭОП с МКП. Произведена оценка на предложенную модель степени влияния конструктивных и технологических факторов, а также режима работы прибора, изложенных при анализе литературных данных.

2.С использованием найденной модели т) =ГЦ) расчитано среднее значение общего заряда, прошедшего каналы МКП зв время испытаний на долговечность ЭОП ЭПМ26Г. С учетом процессов тренировки и прогона ЭОП показано, что суммарный заряд с выхода МКП приближается к уровню, обеспечивающему стабильность коэффициента усиления МКП только в конце испытаний на долговечность, что объясняет отсутствие фазы стабилизации ПКГ ЭОП ЭПМ26Г в отличие от модели изменения коэффициента усиления МКП под действием длительной электронной бомбардировки.

3.Сформулированы требования к процессу электронного обезгаживания МКП, обеспечивающего эффективную очистку эмиссионного слоя микроканалов МКП без его деградации. С использованием теории решения изобретательских задач (ТРИЗ) найдено решение близкое к идеальному конечному результату (ИКР): пластина сама себя

обезгаживает при подаче на нее импульсов напряжения, в электровакуумном приборе любой конструкции. Способ электронного обезгаживания микроканальной пластины защищен 1 авторским свидетельством.

4.Оптимизация электронного обезгаживания МКП, проведенная методами планирования эксперимента, привела к параметрам процесса:

- амплитуда импульса ~ 1700 В; .

- длительность ~ 1 мс;

- период следования ~ 0,17 с.

В этом режиме, пучки темновых электронов десорбируют с поверхности микроканалов молекулы н2; со; сог и снд при оптимальной энергии десорбции 150 В), в линейном диапазоне работы МКП. С целью формирования максимального электронного потока на входе МКП, недостижимого при тренировке ЭОП потоком электронов с катода, положительный потенциал прикладывается к-.' входу пластины. Для сокращения длительности обезгаживания ( с 24 до 3 ч), процесс осуществляется в восстановительной среде водорода при парциальном давлении (1+5) -ю-3 Па, которое создается титановым высокопористым газопоглотителем ( при Т~700°С), одновременно поглощающим десорбируемые газы.

5.Использование разработанного процесса электронного обезгаживания. позволило уменьшить количество адсорбированных газов в микроканалах в 200 раз по сравнению с существующим для ЭОП ЭПМ26Г Об эффективности очистки входных каскадов умножения МКП свидетельствует также увеличение отношения сигнал/шум в 1,5 раза при уменьшении дисперсии параметра в выборке экспериментальных приборов в ю раз.

6.Разработан процесс тренировки ЭОП в импульсном режим« приближенный к экстремальным условиям эксплуатации ПНВ - при повышенных засветках фотокатода, одновременно удовлетворяющий требованиям высокого вакуума в ЭОП. Длительность тренировки определяется выходом кривой газоотделения на плэто и количеством заряда, прошедшего каналы МКП. Для ЭОП ЭПМ26Г длительность тренировки составила 16 часов, при освещенности на фотокатоде 2,5 лк, амплитуде импульсов напряжения МКП 1200 в, длительности импульсов 0,1 мс, частоте следования 3 Гц. Способ тренировки ЭВП в импульсном режиме питания МКП защищен авторским свидетельством

7.Исходя из требований для прогона ЗОП - стабилизация параметров за минимальное время, расчитан начальный уровень коэф^ициннтн преобразования (rj ~ эоосю), обеспечивающий линейный режим работы ЭОП ЭПМ26Г при повышенной освещенности на фотокатоде (5 •10~3лк).

8.Рассмотрены две методики проведения ускоренных испытаний на долговечность. Сформулированы требования к ускоренным испытаниям на долговечность при форсировании режима, включающие не только равенство экспозиций, но и условие линейного режима работы ЭОП и равенство выходного заряда суммарному заряду при обычных испытаниях на долговечность. Показана возможность прогнозирования ПКГ по временной зависимости при форсировании режима испытаний, позволяющая оценивать качество каждого ЭОП на этапе его изготовления.

9.В результате проведенных исследований и разработки процессов электронного обезгаживания МКП и тренировки прибора достигнута стабильность параметров при длительной наработке ЭОП (изменение ПКГ ЭОП ЭПМ26Г по завершении испытаний не превышает 30%).

ю.Результаты диссертационной работы использовались при выполнении опытно-конструкторских работ на предагриятии электронной промышленности. От предприятия получен акт о внедрении.

основные результаты диссертации иэложнны ы оледумцих работах:

1.A.C. *1466575 (СССР). Способ тренировки электровакуумного прибора с микроканальной иластиной / Михайлова И.В., Тарченко C.B. Петренко A.M., Цаголов А.Н., Розэ Ю.А., Кулон С.К. (ДСП;.

2.А.с. *1563486 (СССР). Способ обезгаживания микроканальной пластины с прострельной пленкой в электровакуумном приборе / Михайлова И.В., Тарченко C.B., Питронко A.M., Цаголов А.Н., Розэ Ю.А. (ДСП).

3.Михайлова И.В., Тарченко C.B., Петренко A.M., Цаголов А.Н., Розэ С.А., Кулов Û.K., Козырев Е.К. Импульсное питание МКП я технологических процессах // Тезисы докладов конференций. Электровакуумные и газоразрядные приборы. Передающие телевизионные и специальные приборы, - 1 (294), 1989. -■ с.69-70. (ДСП).

4.Михайлова И.В-. Петренко A.M., Розэ О.А., Тарченко С.Б., Цаголов А.Н. Электронное обезгаживание МКП в ЭВП // Сборник

тезисов докладов Всесоюзной конференции "Волоконная оптика",-1990. - С.306. (ДСП).

Б.Кулов С.К., Михайлова И.В., Петренко A.M., Розэ Ю.А., Тарченко C.B., Цаголов А.Н. Тренировка ФЭП с МКП в импульсном режиме // Сборник тезисов докладов Всесоюзной конференции "Волоконная оптика",-1990. - с.307. (ДСП).

6.Козырев E.H., Кулов С.К., Михайлова И.В., Петренко A.M., Розэ D.A., Тарченко C.B., Цаголов А.Н. Усовершенствование процессов обезгаживания МКП // Тезисы докладов XI Всесоюзной научно -технической конференции по фотоэлектронным приборам "Новые принципы формирования ТВ изображений", ВНИИ "Электрон", 1990. -С.39-40. (ДСП).

7.Козырев E.H., Мерзлов B.C., Михайлова И.В. Анализ результатов испытаний ЭОП ЭПМ26Г // Материалы научно-теоретической конференции СКГЫИ к 100-летию со дня рождения проф. Агееккова В.Г. Владикавказ,- 1993.- С.98-99.

8.Михайлова И.В., Столбовский В.М. Статистический анализ шумовых параметров ЭОП ЭПМ26Г // Материалы научно-теоретической конференции СКГМИ к 100-летию со дня рокдения проф. Агеенкова В.Г. Владикавказ,- 1993.- 0.98-99.

9.Козырев E.H., Мерзлов B.C., Михайлова И.В. Увеличение срока службы электронно-оптических приборов второго поколения // Тезисы докладов научно-технической конференции "Электронные приборы и системы в промышленности", Владикавказ, - 1994. - С.67 - 69.

Ю.Михайлова И.В., Столбовский В.М. К вопросу о расчете электронно-оптических систем ЭОП с применением IBM PC/AT - P86/Î87 и метода оптимизации // ' Тезисы докладов научно-технической конференции "Электронные приборы и системы в промышленности", Владикавказ, - 1994. - С.146.

Подписано к печатй Л— ГС „ llJl] Печ. л. Тираж DD ___Заказ V/vT

Типография МЭИ, Красноказарменная. 13.