CN104269338B - 用于光电成像和信号增强的变孔径微通道板及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于光电成像和信号增强的变孔径微通道板，该微通道板具有上下贯通的多个微通道；各微通道为变孔径微通道；每个微通道包括从上到下顺序相连的喇叭形开口部分、橄榄球形部分和直管部分。本发明的变孔径微通道板的喇叭形开口部分保证了很高的探测效率，同时橄榄球形部分能够有效地抑制噪声，进一步提升了微通道板的探测性噪比，大幅提升了微通道板的微弱信号探测能力。

Description

用于光电成像和信号增强的变孔径微通道板及其制作方法
技术领域
本发明涉及具有微通道的微通道板，尤其涉及一种用于光电成像和信号增强的变孔径微通道板及其制作方法。
背景技术
微通道板(MCP)是一种具有电子增强作用的微孔阵列元器件，因此广泛应用于微弱光的成像、核与粒子探测以及光电管等各个领域。由微通道板构成的这些光电器件在军事、工业、农业、科学研究、医药卫生等领域有着广泛的应用，尤其夜视技术的夜间观察、瞄准、驾驶、导航等军事应用中发挥着巨大的作用。
微通道板是由许多微小的具有电子倍增作用的微通道列阵组成，这些微通道直径只有4-10μm，微通道的内表面由于具有电阻性的二次电子发射层，可以将电子进行成千上万倍的倍增。早期的使用当中，灵敏度一直是微通道板发展的主要瓶颈，主要受限于开口面积比。开口面积比定义为微通道板通道开口的面积与整个微通道板表面的面积之比。开口面积比小，进入通道中电子的数量就少，因而影响了微通道板的探测效率。为了提高开口面积比并保持微通道板的一体性，出现了一种深漏斗状或者阶梯状漏斗开口的微通道的微通道板，该微通道板通过一系列工艺处理，将微通道的开口形状加工成为深漏斗状或者阶梯状漏斗，增大了微通道板的开口面积比，提高了探测效率，并保持了微通道板结构的整体性。
然而，随着应用的不断发展，极限条件下的探测对微通道板的性能提出了更高的要求，特别是在光源强度很弱的情况下，在提高探测效率的同时，需要进一步降低微通道板的噪声，才能实现对弱信号的有效探测。
发明内容
本发明的目的，就是为了解决上述问题，提供一种新型结构的用于光电成像和信号增强的变孔径微通道板及其制作方法。
为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种用于光电成像和信号增强的变孔径微通道板，该微通道板具有上下贯通的多个微通道；所述各微通道为变孔径微通道；每个微通道包括从上到下顺序相连的喇叭形开口部分、橄榄球形部分和直管部分。
所述喇叭形开口部分的剖面呈喇叭形，其孔径从微通道上表面向内逐渐变小至与直管部分的孔径相同；所述橄榄球形部分的剖面呈橄榄球形，其孔径从喇叭形开口部分的末端开始逐渐变大，随后又逐渐变小至与直管部分的孔径相同。
所述的喇叭形开口部分在微通道上表面的孔径是直管部分孔径的1.1～1.3倍；所述橄榄球形部分的最大孔径是直管部分孔径的1.1～1.3倍。
所述各微通道的孔径变化对称或不对称。
上述用于光电成像和信号增强的变孔径微通道板的制作方法，包括以下步骤：
a)准备无涂层的微通道板，该微通道板具有上下贯通的多个直管形微通道；
b)在微通道板上镀膜，膜层覆盖该微通道板的上表面并均匀深入微通道内一定深度；
c)将微通道板镀膜的一面浸入氢氟酸溶液中，腐蚀膜层以内的微通道内壁的一部分，形成橄榄球形；
d)将微通道板从氢氟酸溶液中取出并清洗干净后，将镀膜的一面浸入王水或者硝酸溶液中，溶解掉膜层；
e)将膜层完全溶解后的微通道板从王水或者硝酸溶液中取出并清洗干净后，再将微通道板镀过膜的一面浸入氢氟酸溶液中，腐蚀靠近微通道板上表面的微通道内壁，形成喇叭口。
镀膜材料选自Au或Cu；镀膜方法采用磁控溅射镀膜。
与现有技术相比，本发明的变孔径微通道板的喇叭形开口部分保证了很高的探测效率，同时橄榄球形部分能够有效地抑制噪声，进一步提升微通道板的探测性噪比，大幅提升了微通道板的微弱信号探测能力。
附图说明
图1是本发明用于光电成像和信号增强的变孔径微通道板的剖面结构示意图。
图2、图3、图4、图5为本发明的制作方法步骤示意图。
具体实施方式
参见图1，本发明用于光电成像和信号增强的变孔径微通道板，具有上下贯通的多个微通道1；各微通道之间有通道壁2，各微通道为变孔径微通道；每个微通道的任意一端包括从上到下顺序相连的喇叭形开口部分4、橄榄球形部分5和直管部分6。喇叭形开口部分4的剖面呈喇叭形，其孔径从微通道上表面3向内逐渐变小至与直管部分6的孔径相同；橄榄球形部分5的剖面呈橄榄球形，其孔径从喇叭形开口部分4的末端开始逐渐变大，随后又逐渐变小至与直管部分6的孔径相同。
本实施例中的喇叭形开口部分4在微通道上表面3的孔径是直管部分6孔径的1.1～1.3倍；橄榄球形部分5的最大孔径是直管部分6孔径的1.1～1.3倍。
各微通道的孔径变化可以是对称的，也可以是不对称的。
上述用于光电成像和信号增强的一种单端面变孔径微通道板的制作方法是，准备一块无涂层的微通道板，首先使用Au为材料对微通道板进行磁控溅射镀膜，使膜层7均匀覆盖该微通道板的上表面并均匀深入微通道内一定深度；如图2所示。接着将微通道板镀膜的一面浸入氢氟酸溶液中，氢氟酸溶液能够腐蚀微通道壁2，但无法溶解膜层7。一段时间过后，氢氟酸腐蚀膜层以内的微通道内壁的一部分形成橄榄球形结构，如图3所示。然后将微通道板从氢氟酸溶液中取出并清洗干净后，将镀膜的一面浸入王水或者硝酸溶液中，王水或者硝酸溶液能够溶解磁控溅射镀膜形成的膜层7，如图4所示，却对微通道壁2不产生影响。待膜层7完全溶解后将微通道板从酸性溶液中取出并清洗干净，再将微通道板镀过膜的一面浸入氢氟酸溶液中，腐蚀靠近微通道板上表面的微通道内壁，形成喇叭形开口结构，如图5所示。

Claims (2)

1.一种用于光电成像和信号增强的变孔径微通道板的制备方法，所述微通道板具有上下贯通的多个微通道，各微通道为变孔径微通道；每个微通道包括从上到下顺序相连的喇叭形开口部分、橄榄球形部分和直管部分；
所述喇叭形开口部分的剖面呈喇叭形，其孔径从微通道上表面向内逐渐变小至与直管部分的孔径相同；所述橄榄球形部分的剖面呈橄榄球形，其孔径从喇叭形开口部分的末端开始逐渐变大，随后又逐渐变小至与直管部分的孔径相同；
所述的喇叭形开口部分在微通道上表面的孔径是直管部分孔径的1.1～1.3倍；所述橄榄球形部分的最大孔径是直管部分孔径的1.1～1.3倍；
所述各微通道的孔径变化对称或不对称；
其特征在于：包括以下步骤：
a)准备无涂层的微通道板，该微通道板具有上下贯通的多个直管形微通道；
b)在微通道板上镀膜，膜层覆盖该微通道板的上表面并均匀深入微通道内一定深度；
c)将微通道板镀膜的一面浸入氢氟酸溶液中，腐蚀膜层以内的微通道内壁的一部分，形成橄榄球形；
d)将微通道板从氢氟酸溶液中取出并清洗干净后，将镀膜的一面浸入王水或者硝酸溶液中，溶解掉膜层；
e)将膜层完全溶解后的微通道板从王水或者硝酸溶液中取出并清洗干净后，再将微通道板镀过膜的一面浸入氢氟酸溶液中，腐蚀靠近微通道板上表面的微通道内壁，形成喇叭口。
2.如权利要求1所述的用于光电成像和信号增强的变孔径微通道板的制作方法，其特征在于：镀膜材料选自Au或Cu；镀膜方法采用磁控溅射镀膜。
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