Введение к работе
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 изделий.
Долговечность электронно-оптических преобразователей (ЭОП) определяют по снижению коэффициента преобразования, являющегося параметром-критерием годности (ПКГ), до уровня, препятствующего дальнейшему успешному использованию ЭОП в аппаратуре.
Как показывает анализ, постепенные (деградационные) отказы инвёрторных 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 действием 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 ходе 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 обезгахива -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.
6.Экспериментальная проверка разработанного техпроцесса.
1 .Предложена модель изменения коэффициента преобразования ЭОП с МКП (являющегося пвраметром-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 на 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, предусматриващан использование модели деградации ПКГ для прогнозирования значений ПКГ, с целью сокращения длительности испытаний в форсированном режиме (при повышенной освещенности на фотокатоде) на 60.
1 .На основе разработанной модели деградации ПКГ определена степень влияния конструктивных и технологических факторов на долговечниость ЭОП. Показано, что в период эксплуатации ЭОП ЭПМ26Г включена фаза "очистки" поверхности микроканелов под действием электронной бомбардировки, характеризующаяся значительным падением коэффициента 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 МКП 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 t,5 раза.
4.Предложен способ тренировки ЭОП с МКП, учитываиций 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.
6.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.
1.Модель деградации ПКГ ЭОП с МКП.
2. Результаты экспериментального 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 обезгаживания МКП.
5.Результаты оптимизации импульсной тренировки ЭОП.
б.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 Агеенкова В.Г. (Владикавказ,
1993 і'); научно-технической конференции СКГМИ "Электронные приборы
и системы в промышленности" (Владикавказ, 1994 г.).
Всего по теме диссертации опубликовано ю работ, включая г авторских свидетельства на изобретение.
СТРУКТУРА И <ЖьЕЫ ДИССЕРТАЦИИ. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, изложенных на 192 страницах машинописного текста, иллюстрированого 64 рисунками и списка цитируемой литературы.из 69 наименований.
