一种高探测效率、低噪声微通道板及其制备方法技术

本发明专利技术是关于一种高探测效率、低噪声微通道板及其制备方法。其中，所述的微通道板包括，石英玻璃微孔阵列、输入电极、输出电极和防离子反馈膜，其中，所述的石英玻璃微孔阵列的孔壁上依次沉积有导电层和发射层；所述的防离子反馈膜位于输入电极一侧，所述的防离子反馈膜为石墨烯膜。本发明专利技术以石墨烯膜层作为防离子反馈膜，其中，石墨烯膜层可做到埃米级，在防止离子反馈现象的同时，提高微通道板的探测效率，同时，提高了微通道板的增益性能。

【技术实现步骤摘要】
一种高探测效率、低噪声微通道板及其制备方法
本专利技术涉及微通道板，特别是涉及一种高探测效率、低噪声微通道板及其制备方法。
技术介绍
微通道板(MicrochannelPlate，MCP)是一种数以百万计的微米级玻璃通道构成的薄片式电子倍增阵列，以其体积小、重量轻、空间和时间分辨力高等优点，在微光夜视、粒子探测、医学诊疗等领域得到广泛应用。美国于二十世纪七十年代初开发成功第一片微通道板，经过几十年的发展，随后相继研制成功二代、超二代、三代等微通道板。微通道板工作时，入射电子进入微通道板中，经过多次电子倍增，在微通道板的出口处形成高密度的电子云，这时，电子云会与微通道板内部的残留气体产生电离(如N2、H2、CO2、H2O和CO等)，导致板间的正离子在电场作用下向反方向运动，反向轰击光电阴极，这样就会损伤光电阴极、产生干扰信号，降低使用寿命和信噪比，这就是离子反馈现象，目前采用防离子反馈膜抑制正离子的反馈，常用的材料主要包括Al2O3和SiO2，厚度在几纳米到几十纳米。它们的出现既保护了光电阴极，又提高了信噪比，但同时也会阻挡部分信号源激发光电阴极发射的电子，使探测效率降低10％-20％，死区电压达150V。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于，提供一种高探测效率、低噪声微通道板及其制备方法，所要解决的技术问题是，石墨烯防离子反馈膜可有效阻挡正离子，同时，可以将厚度做到埃米级，对电子保持较高的透过率，显著改善了微通道板的探测效率，降低死区电压。本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本专利技术提出的一种微通道板，包括，石英玻璃微孔阵列、输入电极、输出电极和防离子反馈膜，其中，所述的石英玻璃微孔阵列的孔壁上依次沉积有导电层和发射层；所述的防离子反馈膜位于输入电极一侧，所述的防离子反馈膜为石墨烯膜。本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。优选的，前述的一种微通道板，其中所述的石墨烯膜的厚度为0.34-50nm。优选的，前述的一种微通道板，其中所述的输入电极或输出电极为金或铂；或者，所述的输入电极或输出电极的厚度为100-500nm。优选的，前述的一种微通道板，其中所述的导电层为ZnO，厚度为20-150nm；或者，所述的发射层为Al2O3或SiO2，厚度3-30nm。本专利技术的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。依据本专利技术提出的一种微通道板的制备方法，包括，获取石英玻璃微孔阵列；在所述的石英玻璃微孔阵列的孔壁上依次沉积导电层和发射层；在沉积有导电层和发射层的石英玻璃微孔阵列的两端分别镀制输入电极和输出电极；在所述的输入电极一端附着有机膜；在所述的有机膜上镀制铜膜；热解所述的有机膜，以除去所述的有机膜，使所述的铜膜留在所述的输入电极端；沉积石墨烯膜；溶解所述的铜膜，烘干，得到附着有石墨烯膜的微通道板。本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。优选的，前述的一种微通道板的制备方法，其中所述的有机膜的附着方法包括，将成膜物质、溶剂、助溶剂、增塑剂配制成有机膜溶液，在玻璃器皿中放入适量去离子水，再放入所述的有机膜溶液，得到混合溶液；将清洗烘干后的石英玻璃微孔阵列的输入电极端从上面缓慢接近所述的混合溶液，使有机膜吸附在所述的输入电极端，烘烤，除去水分，使有机膜附着牢固。优选的，前述的一种微通道板的制备方法，其中所述的铜膜的镀制方法包括，采用真空镀膜机，将附着有有机膜的石英玻璃微孔阵列固定在基座上，将有机膜面向蒸发源，将铜箔放在钨丝加热器上，控制真空度，加热蒸发源，镀制铜膜。优选的，前述的一种微通道板的制备方法，其中所述的有机膜的热解方法包括，将镀有铜膜的石英玻璃微孔阵列放入真空室中，加热，使有机膜分解为气体。优选的，前述的一种微通道板的制备方法，其中所述的石墨烯膜的沉积方法包括，采用化学气相沉积法在所述的铜膜上沉积石墨烯膜，所述的化学气相沉积法的气源为甲烷和氢气，辅助气体为氩气。优选的，前述的一种微通道板的制备方法，其中所述的铜膜的溶解方法包括，将沉积有石墨烯膜的石英玻璃微孔阵列浸入刻蚀溶液中，将铜膜溶解，去除。借由上述技术方案，本专利技术提出的一种高探测效率、低噪声微通道板及其制备方法，至少具有下列优点：1、本专利技术提供的一种微通道板，探测效率高。本专利技术是基于现有微通道板防离子反馈膜对信号源电子的阻挡导致其探测效率降低的现象提出。本专利技术，将石英玻璃微孔阵列工艺与原子层沉积工艺、化学气相沉积工艺相结合，在石英玻璃微孔阵列通道壁沉积功能层(即导电层和发射层)，提高了微通道板的增益性能，在输入电极端生成一层石墨烯薄膜，可有效阻挡正离子，同时，可以将石墨烯层的厚度做到埃米级，对电子保持较高的透过率，显著改善了微通道板的探测效率，降低死区电压。本专利技术提供的石墨烯防离子反馈膜使探测效率降低小于5％，死区电压小于50V。2、本专利技术提供的一种高探测效率、低噪声微通道板的制备方法可应用于制备各种规格的微通道板。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例详细说明如后。具体实施方式为更进一步阐述本专利技术为达成预定专利技术目的所采取的技术手段及功效，以下结合较佳实施例，对依据本专利技术提出的一种高探测效率、低噪声微通道板及其制备方法，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。本专利技术提供了一种微通道板。本专利技术提供的微通道板包括，石英玻璃微孔阵列、输入电极、输出电极和防离子反馈膜，其中，所述的石英玻璃微孔阵列的孔壁上依次沉积有导电层和发射层；所述的防离子反馈膜位于输入电极一侧，所述的防离子反馈膜为石墨烯膜。本专利技术提供的微通道板的石英玻璃微孔阵列的孔壁上沉积有功能层，具体的，所述的孔壁上依次沉积有导电层和发射层，提高了微通道板的增益性能。且，本专利技术提供的微通道板的输入电极一侧设置有石墨烯膜，所述的石墨烯膜作为防离子反馈膜，本专利技术提供的石墨烯膜的厚度可做到埃米级，对电子保持较高的透过率，在防止离子反馈现象的同时，显著改善微通道板的探测效率，降低死区电压，更加适于实际应用。进一步的，本专利技术提供的微通道板的输入电极或输出电极为金或铂，或者，所述的输入电极或输出电极的厚度为300nm。进一步的，本专利技术提供的微通道板的导电层为ZnO，厚度为70nm；所述的发射层为Al2O3，厚度为6nm。本专利技术同时提供了一种微通道板的制备方法，包括，获取石英玻璃微孔阵列；在所述的石英玻璃微孔阵列的孔壁上依次沉积导电层和发射层；在沉积有导电层和发射层的石英玻璃微孔阵列的两端分别镀制输入电极和输出电极；在所述的输入电极一端附着有机膜；在所述的有机膜上镀制铜膜；热解所述的有机膜，以除去所述的有机膜，使所述的铜膜留在所述的输入电极端；沉积石墨烯膜；溶解所述的铜膜，烘干，得到附着有石墨烯膜的微通道板。其中，石英玻璃微孔阵列的制备方法为，将大尺寸精密整形的石英玻璃管通过拉丝炉拉制成细管，将细管进行六方紧密堆积排列形成一次棒，将一次棒经拉丝炉进一步拉制成一次丝，一次丝排列成正12边形柱体，外套石英管后再经拉丝炉拉本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微通道板，其特征在于：包括，石英玻璃微孔阵列、输入电极、输出电极和防离子反馈膜，其中，所述的石英玻璃微孔阵列的孔壁上依次沉积有导电层和发射层；所述的防离子反馈膜位于输入电极一侧，所述的防离子反馈膜为石墨烯膜。

【技术特征摘要】
1.一种微通道板，其特征在于：包括，石英玻璃微孔阵列、输入电极、输出电极和防离子反馈膜，其中，所述的石英玻璃微孔阵列的孔壁上依次沉积有导电层和发射层；所述的防离子反馈膜位于输入电极一侧，所述的防离子反馈膜为石墨烯膜。2.根据权利要求1所述的一种微通道板，其特征在于：所述的石墨烯膜的厚度为0.34-50nm。3.根据权利要求1所述的一种微通道板，其特征在于：所述的输入电极或输出电极为金或铂；或者，所述的输入电极或输出电极的厚度为100-500nm。4.根据权利要求1所述的一种微通道板，其特征在于：所述的导电层为ZnO，厚度20-150nm；或者，所述的发射层为Al2O3或SiO2，厚度3-30nm。5.一种微通道板的制备方法，其特征在于：包括，获取石英玻璃微孔阵列；在所述的石英玻璃微孔阵列的孔壁上依次沉积导电层和发射层；在沉积有导电层和发射层的石英玻璃微孔阵列的两端分别镀制输入电极和输出电极；在所述的输入电极一端附着有机膜；在所述的有机膜上镀制铜膜；热解所述的有机膜，以除去所述的有机膜，使所述的铜膜留在所述的输入电极端；沉积石墨烯膜；溶解所述的铜膜，烘干，得到附着有石墨烯膜的微通道板。6.根据权利要求5所述的一种微通道板的...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾金升，孙勇，侯伟杰，张兵强，张洋，徐滔，
申请(专利权)人：中国建筑材料科学研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11