本发明专利技术公开了一种提高微通道板软X射线-极紫外线成像性能的方法及产品，包括：以气态三甲基铝为铝源，以气态去离子水作为氧源，以高纯氮气作为载气和清洁气体，利用原子层沉积系统，在铅铋玻璃制作的方孔微通道板上沉积氧化铝薄膜；以固态乙酰丙酮铱为铱源，以高纯氧气为氧源还原金属铱，以高纯氮气作为载气和清洁气体，利用原子层沉积系统，沉积铱薄膜。本发明专利技术制备的方孔微通道板孔径内壁增反膜，相比较未处理的微通道板，它利用的是铱作为金属增反膜，反射效率显著提高，从而有效提高微通道板用在软X射线—极紫外波段成像时的光强效率。本发明专利技术方法对方孔微通道板性能的改善，将会更加促进微通道板在X射线望远镜等掠入射成像系统的应用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于微纳技术制造光学成像器件领域，具体涉及利用原子层沉积技术提高 方孔微通道板作为板软X射线-极紫外线成像性能的方法及产品。
技术介绍
微通道板（MCP)是一种特殊光学纤维器件，是一种具有高空间分辨率、增强电子 图像功能的电子倍增器。它具有体积小、重量轻、增益高、分辨力好、噪声低及抗辐射能力强 等优点。一般我们在微通道板工艺制作时添加电子发射层，可使高速碰撞在内壁（通道） 上的电子能成倍增加，使之达到万倍以上的电子增流。利用这种特性，使得现在微通道板广 泛用于光电倍增管、像增强器以及光子计数的应用中。方孔微通道板（MCP)因其结构的特 殊还具有其他用途，根据反射定律可以知道，当入射光束以极小角度在接近或小于全反射 临界角的情况掠入射到光学材料表面时，光线将发生全内反射，而当入射角大于全反射临 界角时，光线会被孔壁吸收，不参与成像。基于这一原理，在一些软X射线与极紫外波段掠 入射成像系统中，例如工艺上在方孔微通道板内壁镀金属增反膜，就能够起到特定波段的 反射作用，从而实现软X射线或极紫外波段光线的会聚和准直，提高软X射线和极紫外波段 光线的掠入射成像性能。 目前微通道板的基底材料为铅铋硅酸盐玻璃，通过氢还原过程将玻璃表面的氧化 铅或氧化铋还原得到铅铋金属的单质或中间亚稳态离子。因此，微通道板内壁结构通常是 非均匀的分层结构，表层是丰富的SiOji，之下是还原层，最外表面是很薄的碱金属离子单 分子层。内壁的一些可还原金属离子和碱金属离子在纤维拉制熔合过程中的相互渗透迀 移，以及酸蚀除芯过程中H+对其造成的选择性溶析，造成了通道内壁表面最终呈以硅氧网 络骨架为主的粗糙样貌。由于微通道板内壁粗糙度引起的散射也是影响软X射线与极紫外 波段光线成像性能的因素，因此在实际应用中，若想减小表面散射对软X射线和极紫外波 段掠入射光学成像系统的影响，可以通过提高工艺减小内壁表面粗糙度来提高光学系统的 成像质量。 除了改善方孔微通道板工艺之外，在纳米尺寸沉积镀膜领域发展起来的原子层沉 积铱薄膜，能够很好的解决高深宽比结构表面问题，其在微通道板内壁制备的铱金属增反 膜，可以大大提高内壁反射面的反射效率。 金属铱化学性质非常稳定，是最耐腐蚀的金属，致密态铱不溶于所有无机酸，也 不被其他金属熔体浸蚀。铱具有高熔点、高稳定性，这使其在很多特殊场合具有重要用 途。尤其是铱在软X射线和紫外波段体现了良好的光学性能。ThomasWeber等人在文 章《ThomasWeber；ThomasKasebier；AdrianaSzeghalmi；MatoKnez;Ernst-Bernhard Kley；AndreasTlinnermann,Iridiumwiregridpolarizerfabricatedusingatomic layerdeposition，Nanoscaleresearchletters，20116, 1，558 ~558》中基于原子层沉积 技术实现铱金属紫外光栅的设计。在钱德拉X射线天文台上X射线望远镜的反射镜上有一 层60mn厚的铱涂层，在测试过多种金属之后，铱的X射线反射能力证明比镍、金和铂都要优 越，而且这层铱的平滑程度要有几个原子以内的准确度。这无疑是原子层沉积技术的优势 所在，利用这一技术，可以实现原子级别的沉积镀膜。 原子层沉积技术（ALD)，最初被称为原子层外延（ALE)，最早是芬兰科学家在1974 年提出。它是一种将前驱体交替脉冲通入反应器，使前驱体在基底上化学吸附并反应形成 沉积薄膜的技术。当前驱体到达沉积基体表面时，会在其表面化学吸附和反应，在前驱体脉 冲之间需要用惰性气体对反应腔进行清洗，因此反应的前驱体是原子层沉积技术的关键。 由于目前微电子和深亚微米芯片技术的发展要求器件和材料尺寸的不断降低，同时器件的 深宽比增强，这样使用的材料厚度降低到几个纳米量级，这时原子层沉积的技术优势就体 现出来。 原子层沉积技术具有表面自限制性，这种自限制性正是原子层沉积的基础，它 保证了沉积的材料致密无针孔、表面平整粗糙度低、膜层构成均匀一致和厚度精确可控 等。对于微通道板，由于特殊的结构，以传统的工艺水平使其内壁保证平滑且能够作为 X射线通道是非常困难的，而原子层沉积技术完全能够胜任这项任务。XinyiChen等 在〈〈XinyiChen,EkaterinaPomerantseva,ParagBanerjee,KeithGregorczyk,Reza Ghodssi,GaryRubloff,Ozone-BasedAtomicLayerDepositionofCrystalline V205FilmsforHighPerformanceElectrochemicalEnergyStorage,Chemistryof Materials，2012, 24, 7, 1255》文章中提出利用原子层沉积技术在多孔阳极氧化铝孔内部制 备V2〇5薄膜，而且他们所用的多孔阳极氧化铝基底深宽比在100:1以上。这充分说明了原 子层沉积能够在微通道板中达到制备均匀光滑薄膜的目的。这样，在保证软X射线一极紫 外波段成像性能优越的同时，可以完美的改善微通道板内壁结构，减少残余气体的吸附和 离子反馈。
技术实现思路
本专利技术提供一种利用原子层沉积技术提高方孔微通道板用在软X射线和极紫外 波段成像性能的方法，以解决现代微通道板通道内壁缺陷与对软X射线较低反射率问题， 从而得到一层厚度均匀、性能稳定、表面光滑及具有对软X射线和极紫外波段光线反射特 性的内壁涂层。 X射线具有波长短、能量大和穿透性强等特点，因此为了能实现对X射线会聚成 像，通常人们会选择掠入射系统，并且镜面材料也会选择一些吸收系数相对较小的材料，如 铱、金和镍等，其对于IkeV光子的掠入射临界角Γ左右。一般方孔微通道板对X射线聚 焦原理可以先引入一维理想MCP模型来说明，结合附图2,当入射光线角度达到临界角γ。 时，MCP通道壁反射率为ri，反射光线均会会聚在焦点F处，进一步把MCP孔壁扩展成平行 平面，则光线会聚到F点垂直于图面的一条直线上。进一步的由于是方孔MCP，可以得到光 线最终经过方孔微通道板成十字像。因此在内壁表面沉积一层对软X射线和极紫外波段具 有很好光学特性的铱，这样增大了反射率η，便能够增大软X射线和极紫外波段光学成像 性能。 由于原子层沉积技术要求前驱体对基底有吸附性，在不影响微通道板性能前提 下，为了增强金属铱对通道板内壁的吸附性和稳定性，还需要沉积一层易吸附的氧化铝薄 膜。 一种原子层沉积提高方孔微通道板软X射线-极紫外波段成像性能的方法，包 括： (1)以气态三甲基铝（TMA)为铝源，以气态去离子水作为氧源，以高纯氮气作为 载气和清洁气体，利用原子层沉积系统，在铅铋玻璃制作的方孔微通道板上沉积氧化铝 (A1203)薄膜； (2)以固态乙酰丙酮铱（Ir(acac) 3)为铱源，以高纯氧气为氧源还原金属铱，以高 纯氮气作为载气和清洁气体，利用原子层沉积系统，在步骤（1)的氧化铝（A1203)薄膜上沉 积铱（Ir)薄膜。 作为优选，本专利技术可采用原子层沉积（ALD)系统进行氧化铝（A1203)薄膜和铱（Ir) 薄膜的沉积，比如本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种提高微通道板软X射线‑极紫外线成像性能的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)以气态三甲基铝为铝源，以气态去离子水作为氧源，以氮气作为载气和清洁气体，利用原子层沉积系统在铅铋玻璃制作的方孔微通道板上沉积氧化铝薄膜；(2)以固态乙酰丙酮铱为铱源，以氧气为氧源还原金属铱，以氮气作为载气和清洁气体，利用原子层沉积系统在步骤(1)的氧化铝薄膜上沉积铱薄膜。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：沈伟东，方波，章岳光，杨陈楹，袁文佳，毛克宁，范瑞，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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