微通道板用微阵列基板的制备方法技术

本发明专利技术属于光电材料与器件领域，具体涉及一种微通道板用微阵列基板的制备方法，目的是改进微通道板基板的材料成分，提高微孔尺寸的一致性和内壁的光滑度，进而可以大大提高微通道板的增益、寿命、噪声等性能。本发明专利技术的技术方案为：一种微通道板用微阵列基板的制备方法，即首先采用正六边形玻璃棒和玻璃管拉制出玻璃毛细管和毛细玻璃棒，将毛细管排成六边形复丝棒，再将复丝棒拉成一次复丝，然后将一次复丝排成二次复丝棒，将二次复丝棒拉成二次复丝，将二次复丝和毛细玻璃棒排成三次复丝棒，最后用熔压炉熔压成型，经切割、抛光后得到微通道板基板。

【技术实现步骤摘要】
微通道板用微阵列基板的制备方法
本专利技术属于光电材料与器件领域，具体涉及一种微通道板用微阵列基板的制备方法。
技术介绍
微通道板的功能是可对微弱信号进行放大，主要用于X射线、电子、离子等高能粒子探测等领域，比如进行微光成像和光子计数，目前已在医疗、科技、国防上获得广泛应用。美国研发的新一代基于原子层沉积技术的微通道板，具有寿命长、增益高、噪声低等特点，已成功用于导航卫星上的授时原子钟，将导航卫星的寿命由原来的5年延长至15年，具有巨大的经济效益。目前国内商品化的微通道板主要是传统的二代微通道板，与新一代产品相比，传统微通道板在寿命、增益和噪声等关键指标上差距很大，严重制约了我国导航卫星的精度和寿命。制约传统微通道板寿命、增益和噪声的关键因素之一是微通道板基板的性能。首先，传统微通道板基板是采用酸溶法制备的微孔阵列基板。其酸溶出来的微孔呈锥形，孔径圆整度差，且酸溶的内孔表面质量差。采用该微通道基板制得的微通道板分辨率低、噪声大、寿命短。其次，微通道板基板为玻璃材质，传统酸溶法要考虑材料的酸溶速率，因此微通道板基板的玻璃组分中通常含有铅和碱金属，而碱金属通常伴随有同位素，同位素的衰变是产生噪声、影响使用寿命的又一关键制约因素。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有微通道板基板对微通道板分辨率、噪声和使用寿命的不利影响，而提出了一种微通道板基板的制备方法，该方法所制备的微通道板基板内壁光滑、微孔孔径一致性好，利用原子层沉积技术在微通道板基板内壁沉积功能层，可以制备出寿命长、增益高、噪声低的微通道板。为了完成上述目的，本专利技术所提出的技术方案是：一种微通道板用微阵列基板的制备方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：1)将外接圆直径为20-40mm的正六边形玻璃棒和玻璃管分别拉制成外接圆直径为0.5-2.5mm的正六边形毛细玻璃棒和毛细玻璃管；2)将步骤1)中拉制的毛细玻璃管在六边形排丝模具中紧密堆积排列成外接圆直径为20-45mm的正六边形复丝棒；3)将复丝棒拉制成外接圆直径为0.5-2.5mm的正六边形一次复丝；4)将一次复丝在六边形排丝模具中紧密排列成外接圆直径为10-25mm的正六边形二次复丝棒；5)将二次复丝棒用拉丝塔拉制成外接圆直径为0.5-2.5mm的正六边形二次复丝；6)将步骤1)中拉制的毛细玻璃棒和二次复丝在六边形排丝模具中排成外接圆直径为10-30mm的正六边形三次复丝棒，所述三次复丝棒的外部为步骤1)中拉制的毛细玻璃棒，内部为二次复丝。7)将三次复丝棒放入熔压炉中熔压，保温后得到正六边形成型复丝棒，所述熔压炉熔压时的熔压温度为650-740℃；8)将成型复丝棒切割成片，经研磨抛光后得到微通道板基板。进一步地，所述步骤7)中三次复丝棒熔压时的保温时间为10小时。进一步地，所述玻璃棒和玻璃管的玻璃的材质为无色光学玻璃。进一步地，所述玻璃棒和玻璃管的玻璃的材质为耐潮稳定性为一级的无色光学玻璃。进一步地，所述玻璃棒和玻璃管的玻璃材质为不含碱金属的无色光学玻璃。进一步地，所述玻璃棒和玻璃管的材质是牌号为ZK4、ZK5、ZBaF1、ZBaF2或ZBaF3的光学玻璃。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：1、本专利技术的微通道板基板由正六边形玻璃棒和玻璃管的拉丝堆积而成，微孔内壁光滑、孔径一致好，克服了酸溶法所制备的基板内壁质量粗糙和孔径圆整度差的缺陷，利用原子层沉积技术在上述微通道板基板内壁沉积功能层，可显著改善微通道板的性能，制备出寿命长、增益高、噪声低的微通道板。2、本专利技术无需考虑材料的酸溶速率，选择耐潮稳定性为一级，且不含碱金属的无色玻璃作为基板材料，不会产生同位素衰变现象，可进一步降低微通道板的噪声，延长使用寿命。附图说明图1是本专利技术的微通道板基板的结构示意图；图2是本专利技术的微通道板基板制备方法的流程图；图3是本专利技术的微通道板基板制备过程的示意图；图4是本专利技术实施例一制备的微通道板基板的局部放大图。图中：1-玻璃棒，2-玻璃管，3-毛细玻璃棒，4-毛细玻璃管，5-复丝棒，6-一次复丝，7-二次复丝棒，8-二次复丝，9-三次复丝棒，10-成型复丝棒，11-微通道板基板，111-基板，112-微通道。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。图1示出了本专利技术提供的微通道板基板11，基板111上分布有多个微通道112，所述微通道板基板的制备流程参见图2和图3。实施例一一种微通道板用微阵列基板的制备方法，包括如下步骤：1)通过冷加工工艺将ZK4玻璃棒加工成外接圆直径为20mm的正六边形玻璃棒1；将ZK4的玻璃管加工成内孔直径为20mm、外接圆直径为24mm正六边形玻璃管2。2)用拉丝塔将加工的正六边形玻璃棒1拉制成外径为1.87mm的正六边形毛细玻璃棒3，将加工的正六边形玻璃管2拉制成外径为0.98mm的正六边形毛细玻璃管4；3)将拉制的毛细玻璃管4在六边形排丝模具中紧密堆积排成外接圆直径为30.5mm的正六边形复丝棒5；4)将复丝棒5用拉丝塔拉制成外接圆直径为2mm的正六边形一次复丝6；5)将拉制的一次复丝6在六边形排丝模具中排成外接圆直径为10mm的正六边形二次复丝棒7；6)将二次复丝棒7用拉丝塔拉制成外接圆直径为1.87mm的二次复丝8；7)将二次复丝和步骤2)中拉制的毛细玻璃棒3在六边形排丝模具中排成外接圆直径为20mm的正六边形三次复丝棒9，其中三次复丝棒9的最外2圈为步骤2)中拉制的毛细玻璃棒3，内部为紧密排在毛细玻璃棒层中部的二次复丝8；8)将三次复丝棒9放入熔压炉中熔压，在730℃下保温10小时，得到正六边形成型复丝棒10；9)将成型复丝棒10切割成0.5mm厚度的薄片，经研磨抛光后得到微通道板基板11。图4为本实施例制备的基板的局部放大图，可以看出微孔孔径均匀，阵列整齐，微孔直径约为10微米。实施例二：一种微通道板用微阵列基板的制备方法，包括如下步骤：1)通过冷加工工艺将ZBaF1玻璃棒加工成外接圆直径为20mm的正六边形玻璃棒1；将ZBaF1玻璃管的外形加工成内孔直径为20mm、外接圆直径为24mm正六边形玻璃管2。2)用拉丝塔将加工的正六边形玻璃棒1拉制成外径为1mm的正六边形毛细玻璃棒3，将加工的正六边形玻璃管2拉制成外径为1.5mm的正六边形毛细玻璃管4；3)将拉制的毛细玻璃管4在六边形排丝模具中紧密堆积排成外接圆直径为25mm的正六边形复丝棒5；4)将复丝棒5用拉丝塔拉制成外接圆直径为2mm的一次复丝6；5)将拉制的一次复丝6在六边形排丝模具中排成外接圆直径为10mm的正六边形二次复丝棒7；6)将二次复丝棒7用拉丝塔拉制成外接圆直径为1mm的二次复丝8；7)将二次复丝和步骤2)中拉制的毛细玻璃棒3在六边形排丝模具中排成外接圆直径为25mm的正六边形三次复丝棒9，其中三次复丝棒9的最外2圈为步骤2)中拉制的毛细玻璃棒3，内部为紧密排在毛细玻璃棒层中部的二次复丝8；8)将三次复丝棒9放入熔压炉中熔压，在690℃下保温10小时，得到成型复丝棒10；9)将成型复丝棒10切割成0.5mm厚度的薄片，经研磨抛光后得到微通道板基板11。本实施例制备出本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微通道板用微阵列基板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将外接圆直径为20‑40mm的正六边形玻璃棒(1)和玻璃管(2)分别拉制成外接圆直径为0.5‑2.5mm的正六边形毛细玻璃棒(3)和毛细玻璃管(4)；2)将步骤1)中拉制的毛细玻璃管(4)在六边形排丝模具中紧密堆积排列成外接圆直径为20‑45mm的正六边形复丝棒(5)；3)将复丝棒(5)拉制成外接圆直径为0.5‑2.5mm的正六边形一次复丝(6)；4)将一次复丝(6)在六边形排丝模具中紧密排列成外接圆直径为10‑25mm的正六边形二次复丝棒(7)；5)将二次复丝棒(7)用拉丝塔拉制成外接圆直径为0.5‑2.5mm的正六边形二次复丝(8)；6)将步骤1)中拉制的毛细玻璃棒(3)和二次复丝(8)在六边形排丝模具中排成外接圆直径为10‑30mm的正六边形三次复丝棒(9)，所述三次复丝棒(9)的外部为步骤1)中拉制的毛细玻璃棒(3)，内部为二次复丝(8)；7)将三次复丝棒(9)放入熔压炉中熔压，保温后得到正六边形成型复丝棒(10)，所述熔压炉熔压时的熔压温度为650‑740℃；8)将成型复丝棒(10)切割成片，经研磨抛光后得到微通道板基板(11)。...

【技术特征摘要】
1.一种微通道板用微阵列基板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将外接圆直径为20-40mm的正六边形玻璃棒(1)和玻璃管(2)分别拉制成外接圆直径为0.5-2.5mm的正六边形毛细玻璃棒(3)和毛细玻璃管(4)；2)将步骤1)中拉制的毛细玻璃管(4)在六边形排丝模具中紧密堆积排列成外接圆直径为20-45mm的正六边形复丝棒(5)；3)将复丝棒(5)拉制成外接圆直径为0.5-2.5mm的正六边形一次复丝(6)；4)将一次复丝(6)在六边形排丝模具中紧密排列成外接圆直径为10-25mm的正六边形二次复丝棒(7)；5)将二次复丝棒(7)用拉丝塔拉制成外接圆直径为0.5-2.5mm的正六边形二次复丝(8)；6)将步骤1)中拉制的毛细玻璃棒(3)和二次复丝(8)在六边形排丝模具中排成外接圆直径为10-30mm的正六边形三次复丝棒(9)，所述三次复丝棒(9)的外部为步骤1)中拉制的毛细玻璃棒(3)，内部为二次复丝(8)；7)将三次复丝棒(9)放入熔压炉中熔压，...

【专利技术属性】
技术研发人员：许彦涛，郭海涛，陆敏，朱香平，郭俊江，邹永星，彭波，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61