[发明专利]用于气密密封薄膜用途的带弧面的支承栅板

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求2010年10月27号提交的题目为“Contoured Support Grid for Hermetically Sealed Thin Film Applications（用于气密密封薄膜用途的带弧面的支承栅板）”的第61/407090号美国临时专利申请的优先权，该临时专利申请的内容以引用的方式并入本文中，且指定Kenneth j.Barry等人为发明人。

技术领域

本文中说明的系统和方法涉及诸如电子发射器等真空装置，更具体地涉及在支承结构上具有薄膜以提供出射窗的电子发射器。

背景技术

从事于真空装置研究的科学家和工程师已经意识到，通过将透射层（典型地是薄箔材料）粘合或密封至支承栅板结构就能够构造出包括（但不限于）电子束发射器和x-射线管的装置的真空出射窗。所述透射层的材料和厚度足以用作能够充分地包含真空的气密性阻挡层，并且足以使在真空中产生的加速电子能够以在所述透射层中最小的能量损失穿过所述透射层而进入大气。虽然诸如美国第6,407,492号专利和PCT公开文本WO2010/104439等技术文献披露了可能的材料和厚度的广泛范围，但是典型的透射层包含6-12微米厚的钛或者与诸如铝、二氧化硅或各种聚合物等其它层粘合在一起的钛。所述支承栅板以这样的方式支承所述膜：在使得对穿过所述真空窗结构的加速电子束的阻碍最小化并使热负荷高效消散的同时，能够获得机械稳定性。虽然上述文献披露了用于支承栅板的可能的材料和构造的宽泛范围，但典型的支承栅板是由铜或铜合金构成的。

在构造真空腔室出射窗的过程中，所述透射层必须被固定至所述支承栅板，从而形成真空密封或气密密封。可以以多种方式将所述透射层固定至所述支承栅板，这些方式包括（但不限于）机械技术（例如，夹紧机构、丝线密封）或冶金技术（例如，钎焊、粘合或焊接）。具有特别优势的用于将所述透射层固定至所述支承栅板的方法是：在所述透射层之间形成扩散粘合（diffusion bond）以形成气密密封（即，真空密封）。

在扩散粘合处理期间，钛箔可能褶皱和形变。褶皱就成为故障点并且这一机械故障可能以箔中的裂缝或洞的形式出现，并且造成失去真空，导致装置无法工作。机械故障导致装置中失去真空，使装置无法工作。

因此，在本领域中，需要改进用于提供以薄箔窗密封的真空腔室的系统和方法。

发明内容

本文中所述的系统和方法包括（除了其他方面之外）用于制造电子发射器的系统和方法，所述电子发射器包括放置于支承栅板上并接合至所述支承栅板的箔出射窗。更具体地，在一个方面，本文中所述的系统和方法包括用来获得具有如下箔出射窗的发射器或任何真空装置的制造方法：所述箔出射窗在工作期间内褶皱减少，并且所述箔中的由所述支承栅板和所述出射窗的反复加热和冷却导致的褶皱的反复形成而引起的金属疲劳降低，所述反复加热和冷却是由正常工作的通电和断电循环导致的。

在一种特定方法中，电子发射器的真空腔室具有薄箔，所述薄箔在所述真空腔室的一端处形成出射窗。薄箔可以是钛或者任何适合的材料。所述箔被放置于支承板上且与该支承板接合。所述支承板典型地是具有孔的金属板，所述孔例如是圆孔阵列或者正方形或长方形开口的栅格。箔平铺在所述栅板上，并且所述栅板为所述薄箔提供机械支承从而减小真空以足够撕裂或破坏所述箔的力将所述薄箔拉入所述腔室的可能性。在将箔型窗接合至支承栅板的期间内，所述箔会热膨胀，并且非弹性箔或部分非弹性箔将永久地或至少在相当长的时间里膨胀。所述支承栅板（如果是弹性的或者至少比所述箔有弹性）将会基于热状态而膨胀和收缩。在一种制造方法中，所述支承栅板被设置有带弧面的表面，所述弧面典型地是光滑的凹陷表面，当所述支承栅板收缩并且真空将所述箔拉向所述栅板时，永久性扩展的箔能够搁置于所述光滑的凹陷表面上。

在一个最佳实施方案中，所述支承栅板在该栅板的周缘处（靠近所述箔与所述栅板之间的粘合位置处）具有带弧面的表面。该弧面可以是形成于所述支承栅板的表面上的光滑的凹谷，并且位于靠近所述箔与所述栅板之间的粘合位置的位置处，使得所述弧面靠近所述箔的起始热膨胀的预期位置，并因此接近。

如果没有所述弧面，可能会产生更有可能靠近褶皱位置的区域。可供选择地且可替代地，上述弧面可以被形成于整个表面上、靠近中央处、在周边处或这些位置的组合。在进一步的可选实施方案中，所述弧面的尺寸和形状将会被确定为所述箔的预期弹性膨胀的函数（这是一种实践），可以被确定为箔材料和支承材料的长度以及这两种材料的线性热膨胀系数之差的函数。