[发明专利]近贴聚焦型光电倍增管

说明书

本发明提供一种近贴聚焦型光电倍增管，包括圆筒形管壳、铟锡合金环、环形记忆合金弹簧、装配环、陶瓷定位环、微通道板、压紧环及阴极输入光窗。压紧环、微通道板以及陶瓷定位环依次装配在装配环的上部。环形记忆合金弹簧设置在装配环的下部。阴极输入光窗设置在压紧环的顶部。铟锡合金环设置在圆筒形管壳的储铟槽内。装配环组件作为整体安装到所述圆筒形管壳中，并且所述环形记忆合金弹簧在其处于伸长状态下将其装入圆筒形管壳的底部，并且环形记忆合金弹簧底端与圆筒形管壳的底面连接固定。本发明利用形状记忆合金的温控记忆效应，在热铟封工艺过程中阴极光窗与通道板之间获得精确的近贴间距，避免封接材料对近贴间距的干扰。

技术领域

本发明涉及光电倍增管技术领域，具体而言涉及一种利用形状记忆合金实现的近贴聚焦型光电倍增管。

背景技术

光电倍增管(MCP)是一种将微弱光信号转换为电子信号的探测器件，其广泛用于高能物理、分析仪器、石油测井、医疗仪器以及军事领域。随着特殊领域的应用需求及性能要求的提出，近贴聚焦型的微通道板光电倍增管已经在光电探测领域占据了不可替代的地位。

现有技术中，为实现微通道板型光电倍增管(PMT-MCP)的快速时间响应及抗磁场性能，微通道板与阴极输入光窗之间需要采用近贴聚焦结构，近贴间距往往在0.2-0.3mm之间，结构如图1所示。热熔铟封技术广泛应用于该型光电倍增管的盖帽密封，该技术以铟锡合金为焊料熔融在管壳储铟槽内，通过铟封转移设备将阴极制备完成的光窗转移到管壳上方实现封接。因而，铟封冷却后由于铟封合金的溢出高度d为不确定变量，如图2，导致近贴间距与实际设计间距存在不可忽视的误差，且整管制作完成后，近贴间距很难直接进行准确地测量。因此，如何更精确地控制近贴间距成为需要解决的关键技术。

发明内容

为解决光电倍增管传统结构的近贴间距由于密封材料高度引入的误差，及制管后近贴间距测试困难的问题，本发明提供了一种利用形状记忆合金实现近贴聚焦的光电倍增管结构，利用形状记忆合金的温控记忆效应，在热铟封工艺过程中阴极光窗与通道板之间获得精确的近贴间距，避免了封接材料对近贴间距的干扰。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种近贴聚焦型光电倍增管，包括圆筒形管壳、铟锡合金环、环形记忆合金弹簧、装配环、陶瓷定位环、微通道板、压紧环及阴极输入光窗，其中：

所述装配环采用合金材质制备，并具有一台阶面，所述台阶面限定了上部和下部，所述压紧环、微通道板以及陶瓷定位环从上到下依次装配并压紧在装配环的上部，构成装配环组件；

所述陶瓷定位环被设置成用于提供装配环与微通道板之间的电性绝缘，并且对微通道板进行位置固定；

所述微通道板具有由实心玻璃管构成的外围区以及由空心玻璃管构成的电子倍增有效区，外围区环绕电子倍增有效区；

所述环形记忆合金弹簧设置在装配环的下部，并且其内径大于微通道板的有效区直径；环形记忆合金弹簧的相变温度低于所述铟锡合金环的熔点；

所述阴极输入光窗设置在压紧环的顶部；

所述圆筒形管壳的顶部设置有环形凹槽，构成储铟槽，所述铟锡合金环设置在所述储铟槽内；

其中，所述装配环组件作为整体安装到所述圆筒形管壳中，并且所述环形记忆合金弹簧在其处于伸长状态下将其装入圆筒形管壳的底部，并且环形记忆合金弹簧底端通过点焊或激光焊接方式与圆筒形管壳的底面连接固定。

优选地，所述压紧环和陶瓷定位环在各自与微通道板接触的面上制备有电极，用于实现微通道板的输入端与输出端的电性引出。

优选地，所述圆筒形管壳采用金属与陶瓷多层封接制备，壳体的圆筒部分采用氧化铝或氮化铝陶瓷制作，内部的储铟槽采用4J29合金材料制作，陶瓷与合金件之间通过无氧铜焊料钎焊连接。