Воздействие внешних факторов на параметры МКП

Интерес представляют исследования поведения МКП:

· на хранении в упаковке, в складских условиях,

· в результате термовакуумного обезгаживания,

· в результате прогрева на атмосфере,

· на наработке,

· в результате различных дополнительных химических обработок.

Свойства и параметры МКП после изготовления не остаются неизменными. Они могут меняться под действием внутренних и внешних факторов. Действие внутренних факторов связано с тем, что к моменту изготовления МКП, физико – химическая система далека от состояния равновесия, и при хранении протекают различного рода выравнивающие физико – химические процессы. Внешние факторы – это контакт РЭС каналов с атмосферой в процессе хранения, влияние термообработок в различных средах, влияние физико – химических явлений в процессе работы каналов, химические воздействия на стенки каналов в процессе обработки МКП в техпроцессе изготовления ЭОП.

Поверхность каналов МКП на атмосфере всегда покрывается адсорбированными монослоями воды. Толщина полимолекулярной пленки воды достигает десятков мономолекулярных слоев. Она достаточна для существенного снижения сопротивления МКП при замерах его на воздухе и появлении характерных эффектов высоковольтной поверхностной поляризации. Благодаря ультропористости поверхности, вода адсорбируется не только на самой внешней поверхности, но и в порах. При наличии на поверхности окислов щелочных и щелочноземельных металлов при контакте с водой образуются щелочи, а при контакте с атмосферой углекислые карбонаты. В зависимости от атмосферной влажности и температуры возможна кристаллизация продуктов с образованием кристаллогидратов. Чужеродные загрязнения влияют на ВЭЭ в каналах путем изменения работы выхода и прямого участия в процессе зарождения, движения и выхода вторичных электронов. Если поверхность стенок каналов свободна от чужеродных загрязнений, то первостепенное значение имеют процессы гидротации верхнего слоя кремнезема.

В первые 1 – 4 недели хранения на атмосфере коэффициент усиления возрастает на 20 – 50 %, рабочее напряжение падает на 20 – 50 В. После этого изменения усиления МКП прекращаются. Что же касается сопротивления МКП и ЧПЗ, то эти характеристики практически не меняются на всем протяжении длительного атмосферного хранения МКП. Внешний вид МКП при атмосферном хранении в некоторых случаях ухудшается за счет появления субмикронных частиц, которые легко ликвидируются уже при умеренном вакуумном отжиге.

Степень увеличения усиления на начальном этапе атмосферного хранения можно использовать также как критерий состояния поверхности каналов, ее совершенства. В связи с этим можно отметить, что изменение усиления МКП ВТЦ “Баспик” в этих условиях не превышает 20%, а именно уменьшение величины рабочего напряжения не превышает величины 20 – 30 В. ПК и ВК на атмосферном хранении ведут себя идентично, в противном случае хранение отражалось бы на динамике СС.

Термовакуумное обезгаживание приводит к более или менее значительному увеличению сопротивления МКП, а во многих случаях и к уменьшению усиления. Одной из основных причин этого является нестабильная структура МКП. В результате ТВВ за счет образования дисперсной металлической фазы свинца на всей толщине стенок каналов структура матрицы пластин должна существенно меняться. Требуется тнрмостабилизация структуры МКП после ТВВ. В техноло- гии “Баспик” эта задача решается непосредственно в процессе операции ТВВ. После обработки в водороде пластины термо-обрабатываются в азоте. Такая термообработка решает сразу две задачи: во – первых, осуществляется достаточно глубокое термо- обезгаживание пластин, а стенки каналов в значительной степени освобождаются от образовавшейся в процессе ТВВ воды, во – вторых, протекают процессы релаксации структуры матрицы (МКВ) пластин. В результате снижается газосодержание МКП, и значительно повышается термостабильность параметров пластин. Если термовакуумное обезгажи-вание термостабилизированных таким образом МКП производится при температурах не выше температуры термостабилизации, то изменения сопротивления не превышают 5 – 10 %, а усиление, не только не падает, но, как правило, несколько улучшается.

Электронная бомбардировка стенок каналов, вызываемые ею явления в каналах при работе МКП, в конечном итоге, приводят к существенным изменениям в свойствах РЭС каналов и необратимому падению усиления.

При первоначальном включении МКП происходит электронное обезгаживание МКП, в процессе которого удаляются адсорбированные соли и легко диссоциирующие инородные поверхностные загрязнения каналов. Это приводит к падению усиления. Можно читать, что после электронного обезгаживания достигаются истинные вторично- эмиссионные свойства стенок каналов. Степень падения усиления – критерий чистоты стенок каналов и ффективности технологии в этом отношении. Электронное обезгаживание МКП в составе ЭОП – непременный компонент технологии изготовления микроканальных ЭОП.

При хранении на воздухе усиление частично восстанавливается вследствие адсорбции. Если продолжать наработку дальше, то усиление МКП остается стабильным, а с дальнейшей наработкой монотонно уменьшается. Конечный результат – снижение усиления – аналогичен явлениям при токовом насыщении усиления. Для повышения долговечности МКП необходимо удалить с поверхности каналов и верхнего эмиссионного слоя щелочные соединения. Кроме того, побочные остаточные загрязнения щелочными продуктами возможны и на операции травления жилы.

В настоящее время было исследовано поведение дефектов СС и РЗЯ на наработке МКП и при более кратковременном и относительно мощном электронном облучении. В процессе исследований была разработана и внедрена в производство методика ускоренной наработки МКП при испытаниях на долговечность.

Установлено, что электронное обезгаживание МКП, сочетаемое с ультрафиолетовым облучением входной поверхности, в ряде случаев эффективно ликвидирует брак по СС, повышая ее порог, если он был ниже нормативного в несколько раз. Это указывает на наличие загрязнений входа и выхода ПК в этих случаях, свидетельствует, что в силу ряда причин ПК загрязняются сильнее, чем ВК.

Эффективным методом является так называемое “темновое обезгаживание МКП”: обработка каналов МКП темповыми токами при подаче высоких напряжений, до 2 кВ в непрерывном режиме и нескольких десятков киловольт в режиме одиночных импульсов напряжения. Возникающие при прохождении темновых электронных лавин ионы эффективно очищают поверхность, причем режим обработки выбирается из условия исключения пробойных явлений.

В преобладающем большинстве случаев электронное обезгаживание и последующая наработка не приводят к снижению порога СС, или возникновению РЗЯ. ПК и ВК, как и каналы, принадлежащие различным МКС, ведут себя одинаково на наработке.

Облучение входа МКП достаточно интенсивным электронным потоком может стимулировать ряд явлений, связанных с зарядкой поверхности каналов:

·утомление, то есть обратимое снижение усиления, которое может быть различным для ПК и ВК, что приводит к снижению порога СС со временем облучения,

·“память” – явление, аналогичное утомлению,

·возникновение и устойчивое сохранение во времени сотовой структуры.

Все эти явления объединяет одно – зарядка поверхности каналов с возникновением сильного поперечного поля. В наиболее простом случае зарядка приводит к искажению поля в канале и падению усиления. Если эти параметры различные для ПК и ВК, то провоцируется появление СС при контроле ЧПЗ. Явление повторяется после кратковременного отдыха МКП. Если поверхность каналов загрязнена, то электронное разложение загрязнений и дрейф катионов приводит к более серьезным и длительным последствиям: провоцируется появление и устойчивое сохранение СС.

Основное значение имеет различная зарядка ПК и ВК при электронном облучении, поскольку именно этот фактор несет ответст-венность за снижение порога СС.