CN100338722C - 球面微通道板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种球面微通道板及其制备方法，该球面微通道板是厚度t为0.6～1.5mm、中部为球冠体的外沿与圆环体连为一体的板状物，球面微通道板的外形直径D为35～100mm，球冠体的底面直径d为25～90mm、球冠体半径R与d的比为0.8～5.0，每个微通道的直径为10μm。其制备方法包括：按照常规方法制备平面微同道板、将平面微通道板固定在胎具上、制备球面微通道板、制作保护区。本发明扩大了平面微通道板的应用范围，提高并改变了成像质量。可在x射线、γ射线、极紫外线以及带电粒子的探测和倍增器件的像面是球面技术领域中推广使用。本发明制备工艺具有工艺路线简单可行、制备方法稳当可靠等优点，可用于制备球面微通道板。

Description

球面微通道板及其制备方法
技术领域
本发明专利属于χ射线、γ射线、极紫外线以及带电粒子探测技术领域，具体涉及到极紫外探测器。
技术背景
平面微通道板是一种面阵微通道电子倍增器，每一个微通道空心管相当于一个微型打拿极电子倍增器，两端加有一定电压，可以获得很高的电子增益。
平面微通道板的制造过程是将芯料与皮料套在一起，微通道板芯料是一个实芯棒，皮料是一个空心玻璃管，经过拉单丝、排丝、拉复丝、熔压、切片、两个面光学抛光形成平面微通道板。平面微通道板由于体积小，重量轻，电子增益高，已广泛使用在χ射线、γ射线、极紫外线以及带电粒子的探测和倍增器件中。但是在某些应用领域，要求探测或倍增的射线(带电粒子)的像面是曲面，如球面、抛物曲面、双曲面，平面微通道板显然就不能使用，当前在光学系统中迫切需要解决的技术问题是提供一种球面微通道板。
发明内容
本发明所要解决的一个技术问题在于克服上述平面微通道板的缺点，提供一种设计合理、结构简单，体积小、使用方便的球面微通道板。
本发明所要解决的另一个技术问题在于提供一种球面微通道板的制备方法。
解决上述技术问题所采用的技术方案是：该球面微通道板的厚度t为0.6～1.5mm、中部球冠体的外沿与圆环体连为一体，球面微通道板的外形直径D为35～100mm，球冠体的底面直径d为25～90mm、球冠体半径R与d的比为0.8～5.0，每个微通道的直径为10μm。
本发明球面微通道板的优选厚度t为0.8～1.0mm、优选外形直径D为50～80mm、球冠体的优选底面直径d为45～75mm、球冠体半径R与d的优选比为1.0～4.0。
本发明球面微通道板的最佳厚度t为0.9mm、最佳外形直径D为65mm、球冠体的最佳底面直径d为55mm、球冠体半径R与d的最佳比为3。
其制备方法包括下述步骤：
1、按照常规方法制备平面微同道板
按照常规方法制备平面微通道板，即将实芯棒芯料套装在空心玻璃管内，放入升温炉内，升温到450～650℃，经过拉单丝、排丝、拉复丝、熔压、切片、两个面光学抛光，制成平面微通道板。
2、将平面微通道板固定在胎具上
将平面微通道板放置在定位胎具的下部内筒，然后将上端面中心位置为球冠形凹球面、外沿为圆环平面的下胎具放置入定位胎具下部内筒的平面微通道板下，下胎具的轴向加工有排气孔a，再将下端面为球冠形凸球面、外沿为圆环体的上胎具放置在定位胎具上部内筒平面微通道板上，上胎具下端面球冠形凸球面的球面半径与下胎具上端面球冠形凹球面的球面半径相同，在上胎具上放置配重块，配重块所产生的压强为10～20g/cm2；
3、制备球面微通道板
将装有平面微通道板的胎具放入加温炉内，接通电源升温，升温速率为5～10℃/分钟，升温到平面微通道板的软化点600～620℃，保温20～30分钟，在配重块的重力作用下，平面微通道板塌陷而形成球面的形状，自然冷却，从加温炉内取出，制成半成品。
4制作保护区
将步骤3制备的半成品放在30％盐酸溶液中进行腐蚀，芯料被腐蚀掉，除边缘外平面微通道板其余部分成为网状的空芯球面板，再放入氢气炉中，300～350℃还原4～6小时，自然冷却，放入镀膜机中，表面真空蒸镀一层导电电极，检验合格后，制成球面微通道板。
本发明将平面微通道板制备成球面微通道板，扩大了平面微通道板的应用范围，提高并改变了成像质量。可在χ射线、γ射线、极紫外线以及带电粒子的探测和倍增器件的像面是球面技术领域中推广使用。本发明制备工艺具有工艺路线简单可行、制备方法稳当可靠等优点，可用于制备球面微通道板。
附图说明
图1是本发明一个实施例的结构示意图。
图2是平面微通道板4固定在胎具上的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。
实施例1
在图1中，球面微通道板1的结构与平面微通道板1的结构完全相同、但形状不相同。本实施例的球面微通道板1的厚度t为1.0mm，球面微通道板1的形状是中部为球冠体、球冠体外沿与圆环连为一体。球面微通道板1的外形直径D为65mm，球冠体的底面直径d为55mm，球面半径R为165mm，R/d为3，每个微通道的直径为10μm。
其制备方法如下：
1、按照常规方法制备平面微通道板4
按照常规方法制备平面微通道板4，即将实芯棒芯料套装在空心玻璃管内，放入升温炉内，升温到450～650℃，经过拉单丝、排丝、拉复丝、熔压、切片、两个面光学抛光，制成平面微通道板4。
2、将平面微通道板固定在胎具上
图2是平面微通道板4固定在胎具上的示意图。在图2中，定位胎具2为圆筒形结构，下内筒的外径大于上内筒的外径。将步骤1制备的平面微通道板4放置在定位胎具2的下部内筒，再将下胎具3放置入定位胎具2下部内筒的平面微通道板4下，下胎具3的轴向加工有排气孔a，排气孔a用于在加温炉内加温以及平面微通道板4变形时，将平面微通道板4与下胎具3之间的空气排掉，下胎具3的上端面中心位置为球冠形凹球面、外沿为圆环平面，圆环平面的外径、球冠形凹球面的球面半径与所要制作的球面微通道板的外径D和球面半径R相同。将上胎具5放置在定位胎具2上部内筒平面微通道板4上，上胎具5的下端面为球冠形凸球面、外沿为圆环体，上胎具5的下端面球冠形凸球面的球面半径与下胎具3上端面球冠形凹球面的球面半径相同。在上胎具5上放置配重块6，配重块6所产生的压强为15g/cm2。
3、制备球面微通道板
将装有平面微通道板4的胎具放入加温炉内，接通电源升温，升温速率为5～10℃/分钟，升温到平面微通道板的软化点600～620℃，保温20～30分钟，在配重块6的重力作用下，平面微通道板4塌陷而形成球面的形状，自然冷却，从加温炉内取出，制成半成品。
4、制作保护区
将步骤3制备的半成品放在30％盐酸溶液中进行腐蚀，芯料被腐蚀掉，除边缘外平面微通道板其余部分就成了网状的空芯球面板，再放入氢气炉中，320℃还原5小时，自然冷却，放入镀膜机中，表面真空蒸镀一层导电电极，检验合格后，制成球面微通道板1。
实施例2
在本实施例中，球面微通道板1的厚度t为0.6mm，球面微通道板1的外形直径D为35mm、球冠体的底面直径d为25mm、球面半径R为20mm、R/d为0.8，每个微通道的直径为10μm。
其制备工艺的将平面微通道板4固定在胎具上工艺步骤中，在上胎具5上放置配重块6所产生的压强为10g/cm2，在制作保护区工艺步骤中，在氢气炉中300℃还原6小时。其它工艺步骤与实施例1相同。
实施例3
在本实施例中，球面微通道板1的厚度t为1.5mm，球面微通道板1的外形直径D为100mm、球冠体的底面直径d为90mm、球面半径R为450mm、R/d为5.0，每个微通道的直径为10μm。
其制备工艺的将平面微通道板4固定在胎具上工艺步骤中，在上胎具5上放置配重块6所产生的压强为20g/cm2，在制作保护区工艺步骤中，在氢气炉中350℃还原4小时。其它工艺步骤与实施例1相同。

Claims (4)

1、一种球面微通道板，其特征在于：该球面微通道板(1)的厚度t为0.6～1.5mm、中部球冠体的外沿与圆环体连为一体，球面微通道板(1)的外形直径D为35～100mm，球冠体的底面直径d为25～90mm、球冠体半径R与d的比为0.8～5.0，每个微通道的直径为10μm。
2、按照权利要求1所述的球面微通道板，其特征在于：其中球面微通道板(1)的厚度t为0.8～1.0mm、外形直径D为50～80mm、球冠体的底面直径d为45～75mm、球冠体半径R与d的比为1.0～4.0。
3、按照权利要求1所述的球面微通道板，其特征在于：其中球面微通道板(1)的厚度t为0.9mm、外形直径D为65mm、球冠体的底面直径d为55mm、球冠体半径R与d的比为3。
4、一种权利要求1的制备方法，其特征在于它包括下述步骤：
(1)、按照常规方法制备平面微通道板(4)
按照常规方法制备平面微通道板(4)，即将实芯棒芯料套装在空心玻璃管内，放入升温炉内，升温到450～650℃，经过拉单丝、排丝、拉复丝、熔压、切片、两个面光学抛光，制成平面微通道板(4)；
(2)、将平面微通道板(4)固定在胎具上
将平面微通道板(4)放置在定位胎具(2)的下部内筒，然后将上端面中心位置为球冠形凹球面、外沿为圆环平面的下胎具(3)放置入定位胎具(2)下部内筒的平面微通道板(4)下，下胎具(3)的轴向加工有排气孔(a)，再将下端面为球冠形凸球面、外沿为圆环体的上胎具(5)放置在定位胎具(2)上部内筒平面微通道板(4)上，上胎具(5)下端面球冠形凸球面的球面半径与下胎具(3)上端面球冠形凹球面的球面半径相同，在上胎具(5)上放置配重块(6)，配重块(6)所产生的压强为10～20g/cm2；
(3)、制备球面微通道板(1)
将装有平面微通道板(4)的胎具放入加温炉内，接通电源升温，升温速率为5～10℃/分钟，升温到平面微通道板(4)的软化点600～620℃，保温20～30分钟，在配重块(6)的重力作用下，平面微通道板(4)塌陷而形成球面的形状，自然冷却，从加温炉内取出，制成半成品；
(4)、制作保护区
将步骤(3)制备的半成品放在30％盐酸溶液中进行腐蚀，芯料被腐蚀掉，除边缘外平面微通道板其余部分成为网状的空芯球面板，再放入氢气炉中，300～350℃还原4～6小时，自然冷却，放入镀膜机中，表面真空蒸镀一层导电电极，检验合格后，制成球面微通道板(1)。
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