Структурная однородность микроканальных пластин и пути ее повышения

• Автор: Попугаев, Андрей Борисович
• Шифр специальности: 05.27.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Нальчик
• Количество страниц: 123 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. Структурная однородность МКП
1.1 Конструкция и принцип действия МКП
1.2 Базовый технологический метод изготовления МКП
1.3 Анализ требований к качеству МКП
1.4 Структура и структурная однородность МКП
Глава 2. Факторы структурной однородности МКП
2.1 Классификация дефектов структуры
2.2 Определение факторов структурной однородности
Глава 3. Исследование факторов структурной однородности МКП
3.1 Параметры и характеристики рабочих стекол
3.2 Фактор технологии изготовления МЖС
3.3 Модель усиления деформированного канала
3.4 Фактор технологии сборки
3.5 Факторы технологии спекания
Глава 4. Оптимизация факторов и пути повышения структурной однородности МКП
4.1 Оптимизация технологии вытяжки МЖС
4.2 Пути совершенствования структурной однородности МКП
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Микроканальные пластины (МКП) - компактные стеклянные вакуумные многоканальные вторично-электронные преобразователи и усилители организованных в пространстве потоков заряженных частиц и излучений. МКП находят все возрастающее применение в науке, технике, производстве, управлении, медицине, экологии, информационных технологиях [1 -6]. Основное применение МКП связанно с электронно-оптическими преобразователями (ООП) для приборов ночного видения (ПНВ), где МКП выполняет функцию усиления электронных изображений [6-12].
МКП являются особо сложными изделиями электронной техники, технология их производства — сложный, прецизионный процесс. Во всем мире только отдельные высокоразвитые в области высоких технологий государства производят МКП, качество которых удовлетворяет требованиям современной техники ночного видения.
С каждым годом выдвигаются новые, более жесткие требования к качеству ЭОП и, как следствие, к основной его части - МКП. Прежде всего это касается качества электронного изображения, разрешающей способности, фактора шума, газовыделения пластины, устойчивости и стабильности ее характеристик в процессе изготовления, хранения и эксплуатации прибора применения. Изготовление современных качественных МКП, отвечающих новым требованиям, ставит ряд серьезных технологических задач. Главной из которых является обеспечение структурной однородности МКП.
Изучение закономерностей формирования структуры в технологическом методе изготовления МКП, структурного фактора качества МКП, обоснование путей и методов совершенствования структурной однородности является актуальной задачей и необходимым условием развития изделий класса МКП в целях прогресса современной техники ночного видения.
Объект исследования. Современные микроканальные пластины для техники ночного видения.

Предмет исследования. Структура МКП, технология ее формирования и влияние на выходные характеристики МКП.
Цель диссертации. Обоснование путей и методов повышения структурной однородности МКП, оптимизация структурного фактора качества МКП.
Для реализации поставленной цели решались следующие задачи:
- установление особенностей и закономерностей формирования структуры в технологическом процессе изготовления МКП;
- диагностика и классификация структурных дефектов МКП;
- рассмотрение факторов и механизмов образования структурных дефектов МКП;
- определение влияния основных технологических факторов на структурную однородность МКП;
- разработка методов улучшения структурной однородности МКП.
Методы исследования: физический, промышленный, пассивный и активный эксперимент, физико-техническая локальная и интегральная диагностика, статистический анализ, разработка и анализ физико-математических и экспериментально-статистических моделей.
Научная новизна:
1. Сформулированы и обоснованы представления о структурной однородности системы каналов МКП, учитывающие геометрический, физикохимический и функциональный аспекты. Этот подход применим не только к МКП, но и другим жестким многоканальным системам (волоконно-оптическим и метало-волоконным пластинам), имеющим схожую технологию формирования структуры [13-15].
2. Разработана математическая модель для оценки усиления деформированного канала в рамках шаговой теории усиления.
3. Установлены закономерности возникновения закручивания многожильных световодов (МЖС) в процессе вытяжки. Предложены, опробованы и внедрены способы устранения данного явления.

групповому изготовлению - МЖС. Точность, настроенность и стабильность операции изготовления ОЖС в определенной степени определяет вариацию каналов по полю МКП.
Особое место в рассматриваемых этапах изготовления МКП принадлежит этапу изготовления МКБ. На этом этапе происходит подготовка МЖС к сборке в блок: травление защитного слоя, либо процесс очистки МЖС, сама сборка блока и операция спекания блока. От тщательности проведения каждой из этих операций зависит качество будущих границ спекания МЖС в готовой пластине. Это является объективным свойством базового метода изготовления МКП.
Этап изготовления МКБ можно разделить на подготовительные операции и собственно операцию спекания МКБ. К подготовительным операциям можно отнести операции травления МЖС и сборки блока. На этих этапах особо важным является соблюдение стерильности производства, соблюдение требований электронно-вакуумной гигиены во избежание загрязнения поверхностей МЖС. Требования к этим операциям достаточно жесткие: необходимо исключить попадания на поверхность МЖС посторонних частиц размером соизмеримых с размером минимального топологического элемента в пластине. Таким элементом является толщина стенки между каналами размером порядка 1,5 мкм, для мелкоструктурных пластин 3-го поколения эти требования еще жестче - порядка 1мкм. Учитывая количество МЖС для сборки блока и суммарную площадь их поверхностей, можно оценить всю трудность поставленной задачи.
Операция спекания является завершающей и решающей в процессе изготовления структуры будущих пластин. Здесь можно, как устранить недостатки предыдущих операций, так и усугубить положение по дефектности границ спекания МЖС. Основными проблемами при этом является отсутствие каких-либо посторонних включений по границам спекания МЖС. Главная трудность здесь заключается в толщине спекаемых стеклянных слоев. Если при рассмотрении МКП мы можем говорить о минимальном топологическом элементе в толщину стенки между каналами, то в данном случае дело приходится иметь с элементами, размеры которых в два раза меньше толщины стенки между каналами.