CN103065910A - 一种基于胎具自重力热成型的球面实芯微通道板制备装置 - Google Patents

Abstract

一种基于胎具自重力热成型的球面实芯微通道板制备装置，属于X射线、紫外线、带电粒子等探测技术领域涉及的微通道板制备装置。要解决的技术问题是：提供一种基于胎具自重力热成型的球面实芯微通道板制备装置，解决的技术方案为，由真空加热装置、制备模具及圆形平面实芯微通道板三个部分组成；圆形平面实芯微通道板置于圆筒形支撑架的顶部，内径下端带有内台肩的筒形压环置于其上部，将其固定，圆柱形球面胎具置于内径下端带有内台肩的筒形压环内，其球冠形下表面与圆形平面实芯微通道板的上表面接触，圆柱形球面胎具的上定位边缘与内径下端带有内台肩的筒形压环的上表面之间留有距离，该距离等于圆柱形球面胎具的球冠形表面的矢高。

Description

一种基于胎具自重力热成型的球面实芯微通道板制备装置

技术领域

本发明属于X射线、γ射线、宇宙射线、紫外线、带电粒子的探测技术领域，涉及的一种球面实芯微通道板的制备装置。

背景技术

平面微通道板是一种二维连续电子倍增的电真空器件，它是由许多具有连续电子倍增能力的通道按一定的几何图案排列而成。在其两端加上一定的电压，能够获得很高的电子增益，对极其微弱的二维电子图像进行倍增和放大。

微通道板既可用于探测从近红外到硬X射线波段的光辐射，也可用于探测电子、离子、α粒子及γ射线和宇宙射线。目前，微通道板主要应用于光子计数成像探测和微光夜视成像等领域，使用微通道板作为像增强器的位置灵敏光子计数成像探测器已经被广泛应用于空间科学(空间天文学、空间等离子体物理学、深空探测等)、同步辐射物理学、化学、材料科学、光学(荧光成像、拉曼光谱)和生物医学等领域。

对于大视场光学成像系统，平面微通道板不能满足成像质量要求，球面微通道板可以消除球差造成的畸变，进而提高大视场光学成像系统的成像质量，因此，制备球面微通道板的装置是业内人士极为关注的问题。与本发明最为接近的已有技术是中国科学院长春光学精密机械与物理研究所的申请号为200910218056.3的发明专利，发明名称为“一种球面实芯微通道板的制备装置”，如图1所示，由传动机构和真空加热装置两部分组成，传动机构位于整个装置的上部，真空加热装置在整个装置的下部。其中传动机构包括蜗杆7、蜗轮8、传动轴9、传动块10、压块11、传动机构支撑架12、波纹管13、波纹管法兰14、第一螺钉15、密封圈16、第二螺钉17；真空加热装置包括高温加热炉18、上压环19、平面实芯微通道板20、第三螺钉21、下压环22、球冠形胎具23、真空腔体24、支撑底板25、支撑座26、第四螺钉27、真空腔体上盖28。在传动机构中蜗轮8与蜗杆7齿啮合，蜗轮8与传动块10的中心轴孔同轴固连，传动轴9穿过蜗轮8和传动块10的中心孔，伸进真空腔体24内，传动轴9与传动块10之间用螺纹连接，传动机构支撑架12在蜗轮8的下边套装在传动块10的外侧，在传动块10的外侧靠近蜗轮8处套装有压块11，压块11的下沿落在传动机构支撑架12的台肩上，将传动块10的轴承压住，传动机构支撑架12的延边通过第二螺钉17与真空腔体上盖28连接；在传动块10下方的传动机构支撑架12的腔内，在传动轴9上套装有波纹管13，两者固连，在波纹管法兰14的下面，在真空腔体上盖28上的凹槽内，装有密封圈16，波纹管13通过波纹管法兰14用第一螺钉15与真空腔体上盖28连接；在真空加热装置中，支撑座26在真空腔体24的下部与其固连支撑着真空腔体24，高温加热炉18装在真空腔体24内的支撑底板25上，传动轴9的下端通过高温加热炉18上盖的中孔伸进高温加热炉18内，上压环19通过中心孔用第四螺钉27与传动轴9的下端固连，在高温加热炉18内在上压环19的正下方装有球冠形胎具23，在球冠形胎具23上放置直径大于上压环19内径的平面实芯微通道板20，使其边缘在上压环19的下面超出上压环19的内径；在球冠形胎具23上套装有下压环22，平面实芯微通道板20的边延落在下压环22上，上压环19与下压环22之间用第三螺钉21连接。

工作原理如下：首先，用上压环19和下压环22将平面实芯微通道板20用第三螺钉21装夹在一起使之与球冠形胎具23接触；其次，将真空腔体24抽成真空状态后，启动高温加热炉18，当炉内温度上升到平面实芯微通道板20的软化温度时，保温20-30分钟，然后启动传动机构使传动轴9向下运动，运动的距离正好是要制备的球面实芯微通道板的矢高，在此过程中平面实芯微通道板20逐渐向上突起而形成具有平面环状边缘的球冠；最后，关闭高温加热炉18，冷却后取出。

上述制备球面实芯微通道板的装置存在的主要缺陷：一是使用了造价很高的真空传动机构；二是用于装夹平面实芯微通道板20的上压环19和下压环22使用第三螺钉21连接，第三螺钉21在冷却后无法从下压环22上顺利取下，需要去掉第三螺钉21螺帽的情况下才能将制备好的具有平面环状边缘的球面实芯微通道板从上下压环中取出，在此过程中易导致球面实芯微通道板破损或破碎，同时下压环22无法重复使用；三是在调试过程中无法判断平面实芯微通道板20是否与球冠形胎具23完全接触，易导致平面实芯微通道板20在调试过程中破裂。

发明内容

为了克服已有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提高球面实芯微通道板的质量和成品率，特设计一种基于胎具自重力热成型的球面实芯微通道板的制备装置。

本发明要解决的技术问题是：提供一种基于胎具自重力热成型的球面实芯微通道板制备装置，解决技术问题的技术方案如图2所示，由真空加热装置、制备模具及圆形平面实芯微通道板三个部分组成；其中，真空加热装置包括真空腔体底座29、真空腔体30、托板31及置于真空腔体30内部的真空加热炉32；制备模具包括圆筒形支撑架33、内径下端带有内台肩的筒形压环34及圆柱形球面胎具35；圆形平面实芯微通道板为36；真空腔体30固定在真空腔体底座29上，两者制成一体件，真空加热炉32置于真空腔体30内的托板31的凹槽内，整套制备模具都置于真空加热炉32内部，其中圆筒形支撑架33固定于真空加热炉32的底部，圆形平面实芯微通道板36置于圆筒形支撑架33的顶部，内径下端带有内台肩的筒形压环34置于圆形平面实芯微通道板36的上部，内径下端带有内台肩的筒形压环34的内径下端的内台肩压住圆形平面实芯微通道板36的上表面边缘将圆形平面实芯微通道板36固定，圆柱形球面胎具35置于内径下端带有内台肩的筒形压环34内，其球冠形下表面与圆形平面实芯微通道板36的上表面接触，圆柱形球面胎具35的外壁与内径下端带有内台肩的筒形压环34的内壁之间留有间隙，圆柱形球面胎具35的上定位边缘与内径下端带有内台肩的筒形压环34的上表面之间具有一定的距离，该距离等于圆柱形球面胎具35的球冠形表面的矢高。

工作原理说明：首先，用圆筒形支撑架33和内径下端带有内台肩的筒形压环34将圆形平面实芯微通道板36固定，将圆柱形球面胎具35置于内径下端带有内台肩的筒形压环34内使其球冠形下表面与圆形平面实芯微通道板36的上表面接触；其次，将真空腔体30抽成真空状态后，启动真空加热炉32，当炉内温度上升到圆形平面实芯微通道板36的软化温度时，保温20-30分钟，在此过程中圆形平面实芯微通道板36在圆柱形球面胎具35的重力作用下逐渐向下突起而形成具有平面环状边缘的球冠，当圆柱形球面胎具35的上定位边缘与内径下端带有内台肩的筒形压环34的上表面接触后，由圆形平面实芯微通道板36形成的具有平面环状边缘的球冠的矢高及曲率半径与圆柱形球面胎具35的球冠形下表面的矢高及曲率半径相同；最后，关闭真空加热炉30，冷却后取出。

本发明的积极效果：去掉了价格昂贵且复杂的真空传动机构，使球面实芯微通道板的制备更简单、更价廉，使用无螺钉的球面实芯微通道板制备模具，避免了制成的球面实芯微通道板的破碎及调试过程中导致的圆形平面实芯微通道板的破碎，同时制备模具可重复使用。

附图说明

图1是已有技术的结构示意图；

图2是本发明的结构示意图。

具体实施方式

本发明按图2所示的结构实施，其中真空加热炉32是功率为几十kW的方形高温钼片加热炉，除了它的下内表面没有安装钼片之外，其余五个内表面均安装了钼片，其中一个侧面安装了门，在钼片的外部有五层不锈钢屏作为隔热层，真空加热炉的内部加热空间为300mm×300mm×300mm，均温区空间为200mm×200mm×200mm，均温区内温度均匀性为±2°C，控温精度为±1°C，均温区温度范围为室温~1000°C，圆筒形支撑架33为具有圆形底座的不锈钢材料的圆筒，被加工的圆形平面实芯微通道板36的直径为18~100mm，厚度为0.3~2mm，内径下端带有内台肩的筒形压环34为不锈钢材料的圆筒，圆筒的内径略大于圆柱形球面胎具35的圆柱部分的外径，圆柱形球面胎具35为不锈钢材料，上部为圆柱体，下部为球冠体，球冠体的曲率半径与要制作的球面实芯微通道板的曲率半径相同，其表面经过抛光处理后粗糙度能达到好于1nm，圆柱体的直径与要制作的球面实芯微通道板的口径相同。真空腔体30为不锈钢材料双层水冷圆形真空腔体，腔体内径500~800mm，使用真空泵将其抽成真空。真空腔体底座29、托板31为不锈钢材料。

Claims (1)

1.一种基于胎具自重力热成型的球面实芯微通道板制备装置，其特征在于由真空加热装置、制备模具及圆形平面实芯微通道板三个部分组成；其中，真空加热装置包括真空腔体底座(29)、真空腔体(30)、托板(31)及置于真空腔体(30)内部的真空加热炉(32)；制备模具包括圆筒形支撑架(33)、内径下端带有内台肩的筒形压环(34)及圆柱形球面胎具(35)；圆形平面实芯微通道板为(36)；真空腔体(30)固定在真空腔体底座(29)上，两者制成一体件，真空加热炉(32)置于真空腔体(30)内的托板(31)的凹槽内，整套制备模具都置于真空加热炉(32)内部，其中圆筒形支撑架(33)固定于真空加热炉(32)的底部，圆形平面实芯微通道板(36)置于圆筒形支撑架(33)的顶部，内径下端带有内台肩的筒形压环(34)置于圆形平面实芯微通道板(36)的上部，内径下端带有内台肩的筒形压环(34)的内径下端的内台肩压住圆形平面实芯微通道板(36)的上表面边缘将圆形平面实芯微通道板(36)固定，圆柱形球面胎具(35)置于内径下端带有内台肩的筒形压环(34)内，其球冠形下表面与圆形平面实芯微通道板(36)的上表面接触，圆柱形球面胎具(35)的外壁与内径下端带有内台肩的筒形压环(34)的内壁之间留有间隙，圆柱形球面胎具(35)的上定位边缘与内径下端带有内台肩的筒形压环(34)的上表面之间具有一定的距离，该距离等于圆柱形球面胎具(35)的球冠形表面的矢高。

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