四极质谱仪在光阴极转移系统中的应用

　　目前,制造多碱光电阴极的方法有两种:一种是直接将Sb-碱金属蒸汽引入装配完整的光电器件的光阴极基底上,形成一层光电发射薄膜;另一种是在光电器件之外预制光阴极,然后将其转移到管体上,再与管体采用冷压铟封,这种方法称为转移阴极与冷压铟封技术。转移系统如图1所示,其要点是在超高真空室2内制做好光阴极3,打开闸板闸4,将光阴极3转移到超高真空室1中,再与管体5冷压铟封。这种技术有其独特的优点,目前已被广泛用于各种光电器件的制造中。但是往往将做好的光阴极转移到无金属污染的真空室1中时,虽真空度较高,但光电阴极灵敏度下降很大。M.oliver^[1]和R.C.Garfield^[2]的研究证明,多碱光阴极转入无碱金属污染的真空室后灵敏度下降的主要原因是光阴极表面被残余气体所污染,而直接在光电器件管体上制造的光阴极,由于残留在管内各零件表面的碱金属对残余气体有吸附作用,从而减小了残余气体的含量。R.W.Decker^[3]研究表明各种气体和蒸汽对S-20光阴极影响尤为显著,尤其是水蒸汽。甚至分压强在6.67×10^-6Pa也能够引起光电灵敏度的永久下降。吴全德教授的研究指出^[4],要使光阴极红外灵敏度保持三年不变,则水蒸汽等有害气体分压强应在10^-13Pa数量级。为此,要得到稳定的光电灵敏度必须提高系统的真空度,并减少光阴极有害的气体成分,如H_²O、CO_²、O_²、CH_⁴等。

　　真空系统的气体主要来源于漏气、器壁及内部零部件表面的出气;大气通过器壁的渗透及材料的蒸汽压放气等;而漏气和零件表面的出气占主要部分。漏孔通常出现在可拆卸法兰、焊接搭头、应力集中、弯折等部位,准确有效地检出漏孔所在并予修补是获得超高真空的有效途径。其次对于系统零件的清洗处理以及对系统的烘烤去气等方法也是获得超高真空的必要手段。为此,借助于四极质谱仪检漏真空系统并分析残余气体的成分,无疑对获得超高真空和稳定光电灵敏度有着十分重要的意义。

　　1　系统简介

　　被分析系统是用于制作光阴极的转移系统,由机械泵、分子泵及溅射离子泵组成超高真空抽气机组,如图2所示。四极质谱仪探头用CF35法兰连接在被分析系统与离子泵之间的抽气管道上。离子室位于抽气管道的上侧,这样使流经管道的气体分子部分进入离子室。四极质谱仪的输出信号经前置放大器放大后记录在X/T记录仪上,被抽容积V=30L,离子泵与被抽容器采用长度为L=60 cm,直径d=5 cm的不锈钢管连接。离子泵抽速S0=300 L/s,极限压强Pu=6.67×10^-8Pa。