球面微通道板及其製備方法
2023-05-24 00:50:06
專利名稱：球面微通道板及其製備方法
技術領域：
本發明專利屬於χ射線、γ射線、極紫外線以及帶電粒子探測技術領域，具體涉及到極紫外探測器。
背景技術：
平面微通道板是一種面陣微通道電子倍增器，每一個微通道空心管相當於一個微型打拿極電子倍增器，兩端加有一定電壓，可以獲得很高的電子增益。
平面微通道板的製造過程是將芯料與皮料套在一起，微通道板芯料是一個實芯棒，皮料是一個空心玻璃管，經過拉單絲、排絲、拉復絲、熔壓、切片、兩個面光學拋光形成平面微通道板。平面微通道板由於體積小，重量輕，電子增益高，已廣泛使用在χ射線、γ射線、極紫外線以及帶電粒子的探測和倍增器件中。但是在某些應用領域，要求探測或倍增的射線(帶電粒子)的像面是曲面，如球面、拋物曲面、雙曲面，平面微通道板顯然就不能使用，當前在光學系統中迫切需要解決的技術問題是提供一種球面微通道板。
發明內容
本發明所要解決的一個技術問題在於克服上述平面微通道板的缺點，提供一種設計合理、結構簡單，體積小、使用方便的球面微通道板。
本發明所要解決的另一個技術問題在於提供一種球面微通道板的製備方法。
解決上述技術問題所採用的技術方案是該球面微通道板是厚度t為0.6～1.5mm、中部為球冠體的外沿與圓環體連為一體的板狀物，球面微通道板的外形直徑D為35～100mm，球冠體的底面直徑d為25～90mm、球冠體半徑R與d的比為0.8～5.0，每個微通道的直徑為10μm。
本發明球面微通道板的優選厚度t為0.8～1.0mm、優選外形直徑D為50～80mm、球冠體的優選底面直徑d為45～75mm、球冠體半徑R與d的優選比為1.0～4.0。
本發明球面微通道板的最佳厚度t為0.9mm、最佳外形直徑D為65mm、球冠體的最佳底面直徑d為55mm、球冠體半徑R與d的最佳比為3。
其製備方法包括下述步驟1、按照常規方法製備平面微同道板按照常規方法製備平面微同道板，即將實芯棒芯料套裝在空心玻璃管內，放入升溫爐內，升溫到450～650℃，經過拉單絲、排絲、拉復絲、熔壓、切片、兩個面光學拋光，製成平面微通道板。
2、將平面微通道板固定在胎具上將平面微通道板放置在定位胎具的下部內筒，然後將上端面中心位置為球冠形凹球面、外沿為圓環平面的下胎具放置入定位胎具下部內筒的平面微通道板下，下胎具的軸向加工有排氣孔，再將下端面為球冠形凸球面、外沿為圓環平面的上胎具放置在定位胎具上部內筒平面微通道板上，上胎具的外徑以及下端面球冠形凸曲面的球面半徑與下胎具上端面球冠形凹曲面的外徑以及球面半徑相同，在上胎具上放置配重塊，配重塊所產生的壓強為10～20g/cm2。
3、製備球面微通道板將裝有平面微通道板的胎具放入加溫爐內，接通電源升溫，升溫速率為5～10℃/分鐘，升溫到平面微通道板的軟化點600～620℃，保溫20～30分鐘，在配重塊的重力作用下，平面微通道板塌陷而形成球面的形狀，自然冷卻，從加溫爐內取出，製成半成品。
4、製作保護區將步驟3製備的半成品放在30％鹽酸溶液中進行腐蝕，芯料被腐蝕掉，剩下皮料，除邊緣外平面微通道板其餘部分成為網狀的空芯球面板，再放入氫氣爐中，300～350℃還原4～6小時，自然冷卻，放入鍍膜機中，表面真空蒸鍍一層導電電極，檢驗合格後，製成球面微通道板。
本發明將平面微通道板製備成球面微通道板，擴大了平面微通道板的應用範圍，提高並改變了成像質量。可在χ射線、γ射線、極紫外線以及帶電粒子的探測和倍增器件的像面是球面技術領域中推廣使用。本發明製備工藝具有工藝路線簡單可行、製備方法穩當可靠等優點，可用於製備球面微通道板。
圖1是本發明一個實施例的結構示意圖。
圖2是平面微通道板4固定在胎具上的示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發明進一步詳細說明，但本發明不限於這些實施例。
實施例1在圖1中，球面微通道板1的結構與平面微通道板1的結構完全相同、但形狀不相同。本實施例的球面微通道板1的厚度t為1.0mm，球面微通道板1的形狀是中部為球冠體、球冠體外沿與圓環連為一體。球面微通道板1的外形直徑D為65mm，球冠體的底面直徑d為55mm，球面半徑R為165mm，R/d為3，每個微通道的直徑為10μm。
其製備方法如下1、按照常規方法製備平面微同道板4按照常規方法製備平面微同道板4，即將實芯棒芯料套裝在空心玻璃管內，放入升溫爐內，升溫到450～650℃，經過拉單絲、排絲、拉復絲、熔壓、切片、兩個面光學拋光，製成平面微通道板4。
2、將平面微通道板固定在胎具上圖2是平面微通道板4固定在胎具上的示意圖。在圖2中，定位胎具2為圓筒形結構，下內筒的外徑大於上內筒的外徑。將步驟1製備的平面微通道板4放置在定位胎具2的下部內筒，再將下胎具3放置入定位胎具2下部內筒的平面微通道板4下，下胎具3的軸向加工有排氣孔a，排氣孔a用於在加溫爐內加溫以及平面微通道板4變形時，將平面微通道板4與下胎具3之間的空氣排掉，下胎具3的上端面中心位置為球冠形凹曲面、外沿為圓環平面，圓環平面的外徑、球冠形凹曲面的球面半徑與所要製作的球面微通道板的外徑和球面半徑相同。將上胎具5放置在定位胎具2上部內筒平面微通道板4上，上胎具5的下端面為球冠形凸曲面、外沿為圓環平面，上胎具5的外徑以及下端面球冠形凸曲面的球面半徑與下胎具3上端面球冠形凹曲面的外徑以及球面半徑相同。在上胎具5上放置配重塊6，配重塊6所產生的壓強為15g/cm2。
3、製備球面微通道板將裝有平面微通道板4的胎具放入加溫爐內，接通電源升溫，升溫速率為5～10℃/分鐘，升溫到平面微通道板的軟化點600～620℃，保溫20～30分鐘，在配重塊6的重力作用下，平面微通道板4塌陷而形成球面的形狀，自然冷卻，從加溫爐內取出，製成半成品。
4、製作保護區將步驟3製備的半成品放在30％鹽酸溶液中進行腐蝕，芯料被腐蝕掉，剩下皮料，除邊緣外平面微通道板其餘部分就成了網狀的空芯球面板，再放入氫氣爐中，320℃還原5小時，自然冷卻，放入鍍膜機中，表面真空蒸鍍一層導電電極，檢驗合格後，製成球面微通道板1。
實施例2在本實施例中，球面微通道板1的厚度t為0.6mm，球面微通道板1的外形直徑D為35mm、球冠體的底面直徑d為25mm、球面半徑R為20mm、R/d為0.8，每個微通道的直徑為10μm。
其製備工藝的將平面微通道板4固定在胎具上工藝步驟中，在上胎具5上放置配重塊6所產生的壓強為10g/cm2，在製作保護區工藝步驟中，在氫氣爐中300℃還原6小時。其它工藝步驟與實施例1相同。
實施例3在本實施例中，球面微通道板1的厚度t為1.5mm，球面微通道板1的外形直徑D為100mm、球冠體的底面直徑d為90mm、球面半徑R為450mm、R/d為5.0，每個微通道的直徑為10μm。
其製備工藝的將平面微通道板4固定在胎具上工藝步驟中，在上胎具5上放置配重塊6所產生的壓強為20g/cm2，在製作保護區工藝步驟中，在氫氣爐中350℃還原4小時。其它工藝步驟與實施例1相同。
權利要求
1.一種球面微通道板，其特徵在於該球面微通道板(1)是厚度t為0.6～1.5mm、中部為球冠體的外沿與圓環體連為一體的板狀物，球面微通道板(1)的外形直徑D為35～100mm，球冠體的底面直徑d為25～90mm、球冠體半徑R與d的比為0.8～5.0，每個微通道的直徑為10μm。
2.按照權利要求1所述的球面微通道板，其特徵在於其中球面微通道板(1)的厚度t為0.8～1.0mm、外形直徑D為50～80mm、球冠體的底面直徑d為45～75mm、球冠體半徑R與d的比為1.0～4.0。
3.按照權利要求1所述的球面微通道板，其特徵在於其中球面微通道板(1)的厚度t為0.9mm、外形直徑D為65mm、球冠體的底面直徑d為55mm、球冠體半徑R與d的比為3。
4.一種權利要求1的製備方法，其特徵在於它包括下述步驟(1)、按照常規方法製備平面微同道板(4)按照常規方法製備平面微同道板(4)，即將實芯棒芯料套裝在空心玻璃管內，放入升溫爐內，升溫到450～650℃，經過拉單絲、排絲、拉復絲、熔壓、切片、兩個面光學拋光，製成平面微通道板(4)；(2)、將平面微通道板(4)固定在胎具上將平面微通道板(4)放置在定位胎具(2)的下部內筒，然後將上端面中心位置為球冠形凹球面、外沿為圓環平面的下胎具(3)放置入定位胎具(2)下部內筒的平面微通道板(4)下，下胎具(3)的軸向加工有排氣孔(a)，再將下端面為球冠形凸球面、外沿為圓環平面的上胎具(5)放置在定位胎具(2)上部內筒平面微通道板(4)上，上胎具(5)的外徑以及下端面球冠形凸曲面的球面半徑與下胎具(3)上端面球冠形凹曲面的外徑以及球面半徑相同，在上胎具(5)上放置配重塊(6)，配重塊(6)所產生的壓強為10～20g/cm2；(3)、製備球面微通道板(1)將裝有平面微通道板(4)的胎具放入加溫爐內，接通電源升溫，升溫速率為5～10℃/分鐘，升溫到平面微通道板(4)的軟化點600～620℃，保溫20～30分鐘，在配重塊(6))的重力作用下，平面微通道板(4)塌陷而形成球面的形狀，自然冷卻，從加溫爐內取出，製成半成品；(4)、製作保護區將步驟(3)製備的半成品放在30％鹽酸溶液中進行腐蝕，芯料被腐蝕掉，剩下皮料，除邊緣外平面微通道板其餘部分成為網狀的空芯球面板，再放入氫氣爐中，300～350℃還原4～6小時，自然冷卻，放入鍍膜機中，表面真空蒸鍍一層導電電極，檢驗合格後，製成球面微通道板(1)。
全文摘要
一種球面微通道板及其製備方法，該球面微通道板是厚度t為0.6～1.5mm、中部為球冠體的外沿與圓環體連為一體的板狀物，球面微通道板的外形直徑D為35～100mm，球冠體的底面直徑d為25～90mm、球冠體半徑R與d的比為0.8～5.0，每個微通道的直徑為10μm。其製備方法包括按照常規方法製備平面微同道板、將平面微通道板固定在胎具上、製備球面微通道板、製作保護區。本發明擴大了平面微通道板的應用範圍，提高並改變了成像質量。可在χ射線、γ射線、極紫外線以及帶電粒子的探測和倍增器件的像面是球面技術領域中推廣使用。本發明製備工藝具有工藝路線簡單可行、製備方法穩當可靠等優點，可用於製備球面微通道板。
文檔編號H01J29/00GK1645550SQ200410073378
公開日2005年7月27日 申請日期2004年12月14日 優先權日2004年12月14日
發明者趙寶升, 王俊鋒, 鄒瑋 申請人:中國科學院西安光學精密機械研究所