一种阵列微通道板制造技术

本发明专利技术涉及一种阵列微通道板

【技术实现步骤摘要】
一种阵列微通道板、其制作方法与用途


[0001]本专利技术属于微通道板
，具体涉及一种阵列微通道板
、
其制作方法与用途
。

技术介绍

[0002]微通道板
(Micro
‑
channel Plate
；简称
MCP)
是
20
世纪
60
年代末开发成功的一种简单紧凑的大面阵微通道电子倍增器，其形状是一聚集了上百万个细微的平行空心管的玻璃薄圆片，其厚度在
0.1mm
至几个毫米，每一空心管通道内径6～
50
μ
m
，长径比
40/1
～
80/1
，薄片端面法线相对于微通道轴心线之“斜切角”或“偏置角”为5°
～
10
°
。
通道内壁被一层电阻性二次电子发射膜所覆盖
。MCP
两端加有一直流工作电压
B
+
，并在其内壁电阻性薄膜连续分压下，建立起由低到高的电子加速电场
。
在单个微通道内，输入电子以一个最优偏置角度入射到通道输入端
。
由于通道内壁的高二次发射特性
(
二次发射系数
δ
>1)
，使一个输入电子轰击内壁后会产生
δ
个二次电子，这些电子沿各自抛物线轨迹再轰击对面的内壁，产生更多的二次电子，如果这种轰击倍增次数有
nr/>级，则在输出端会得到
δ
n
个电子，从而实现了电子倍增作用
。
[0003]MCP
具有体积小
、
重量轻
、
增益高
、
噪声低
、
均匀性好
、
空间分辨率高
、
时间响应快等优点，广泛应用于夜视技术
、
空间技术
、
光电子学仪器
、
辐射探测仪器等多个领域
。
目前，
MCP
的制作，采用含有铅
、
铋元素的硅酸盐皮料玻璃管和酸溶芯料玻璃棒，经两次拉丝
、
排屏
、
热熔压
、
切片
、
粗磨
、
抛光
、
腐蚀
、
氢还原
、
镀膜等工艺处理后，测试检验形成合格品
。
一方面，依赖拉丝工艺，微通道板孔径
、
孔间距
、
开口比等各项结构参数已趋近上限，难以满足微光像增强器
、
光电倍增管
、
质谱仪
、
光子计数器和辐射探测仪器等性能进一步提升的要求
。
另一方面，含铅玻璃材料的固定选择及氢还原处理工艺，极大限制了微通道板基底材料体系扩展，而且通过氢还原铅玻璃材料一个步骤来实现微通道板黑化
、
电阻调节
、
增益调节等关键指标，过程复杂
、
控制难度大，产品稳定性差
、
良率低
。
此外，氢还原处理后，存在残余氢气等气体，制成真空器件电子清刷难以除尽
、
容易漏气
。
[0004]因此，利用传统工艺提高
MCP
电子增益
、
寿命
、
倍增成像鉴别率
、
探测量子效率高
、
暗电流噪声
、
动态范围等方面的性能，限制多
、
难度大
、
效果不理想
。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种阵列微通道板
、
其制作方法与用途
。
所述阵列微通道板是一种典型的电子倍增器，其通道孔径和孔间距可调
、
倍增成像鉴别率高
、
电子增益可调
、
探测量子效率高
、
暗电流噪声低
、
动态范围大，能广泛应用在微光像增强器
、
光电倍增管
、
质谱仪
、
光子计数器和辐射探测等领域
。
[0006]本专利技术的目的之一在于提供一种阵列微通道板的制作方法，所述方法包括如下步骤：
[0007](1)
将不含铅玻璃原料混合
、
研磨
、
冲压
、
成型
、
切割，得到玻璃薄片材料；
[0008](2)
将所述玻璃薄片材料，先进行激光钻孔，再对激光钻孔得到的孔进行超声化学
腐蚀，得到具有孔通道阵列结构的基底材料；
[0009](3)
将所述基底材料，沉积上氧化物半导体电阻性二次电子发射层，得到阵列微通道板
。
[0010]本专利技术通过激光诱导局域改性
、
化学方法选择性腐蚀及原子层沉积等技术联用，该方法的使用有利于获得孔径和孔间距可调
、
电子增益高而稳定的阵列微通道板，有利于提高产品成像鉴别率
、
探测效率
、
动态范围和可靠性
。
本专利技术将不含铅玻璃作为原材料，经过混合
、
研磨
、
冲压
、
成型
、
切割，制成玻璃薄片材料，继续进行激光钻孔
、
化学腐蚀，获得具有孔通道阵列结构基底材料，按要求筛选后，进而原子层沉积上氧化物半导体电阻性二次电子发射层，得到了阵列微通道板，其具有通道孔径和孔间距可调
、
倍增成像鉴别率高
、
电子增益可调
、
探测量子效率高
、
暗电流噪声低
、
动态范围大
、
信噪比特性好
、
稳定性高
、
寿命长以及在器件产品中具有优异探测
、
增强
、
成像性能等优点，且制作方法操作简便
、
环境友好，工艺条件温和
、
能耗低，成本低廉
、
产量大，有利于实际应用
。
[0011]所述步骤
(1)
中不含铅玻璃原料为石英或普通玻璃，其中，石英中
SiO2含量接近
100
％，含
Cl、F、S
等少量杂质；普通玻璃，其主要成分为
SiO2，其它成分为
BaO、ZnO、K2O、Na2O、Li2O、Rb2O、Cs2O、MgO、CaO、SrO、Al2O3、Sb2O3、Bi2O3、CeO2、ZrO2等的一种或几种组合，不本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种阵列微通道板的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)
将不含铅玻璃原料混合
、
研磨
、
冲压
、
成型
、
切割，得到玻璃薄片材料；
(2)
将所述玻璃薄片材料，先进行激光钻孔，再对激光钻孔得到的孔进行超声化学腐蚀，得到具有孔通道阵列结构的基底材料，包括：通过激光钻孔得到端面法线相对于孔通道轴心线的斜切角为3°
～
11
°
，所述化学腐蚀采用碱性溶液
、
酸性溶液或二者的混合溶液进行腐蚀或交替腐蚀；
(3)
将所述基底材料沉积上氧化物半导体电阻性二次电子发射层，得到阵列微通道板
。2.
如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，步骤
(1)
所述玻璃薄片厚度为
0.05
～
20mm
，其形状为圆形
、
三角形或多边形
。3.
如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，步骤
(1)
所述玻璃薄片材质为石英玻璃
。4.
如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，步骤
(2)
所述激光钻孔使用的光源为波长在
270
～
1600nm
范围内的脉冲激光
。5.
如权利要求4所述的制作方法，其特征在于，步骤
(2)
所述基底材料孔通道斜切角通过调整激光头...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈超，伏兵，褚祝军，龙金燕，赵恒，
申请(专利权)人：北方夜视技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：