CN107993917A - 有机材料微通道板及其制备方法 - Google Patents

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蔡华
徐滔
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Abstract

本发明是关于一种有机材料微通道板及其制备方法，有机材料微通道板包括：有机材料微通道板基板；导电层，附着于所述的有机材料微通道板基板上；发射层，附着于所述的导电层上；其中，所述的有机材料为柔性材料。本发明的有机材料微通道板为柔性，可灵活变动，可折叠，可根据需求制备成不同形状的通道，与应用范围更广。

Description

有机材料微通道板及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种微通道板及其制备方法，特别是涉及一种有机材料微通道板及其制备方法。
背景技术
微通道板(MCP)是二代、三代、目前发展的四代像增强器及粒子探测器件的关键部件，其噪声是像增强器的主要噪声源，而像增强器噪声导致我国像增强器成品率不高以及成像系统中像管探测距离较短，影响着我国微通道板后端产品在国际上的竞争力，因此开展新型微通道板的研究或优化微通道板技术，对研制出低噪声、高分辨率的微通道板具有实际指导意义。其中光子散射和电子散射是引起像管背景噪声的关键因素。光子散射是一部分入射光通过光电阴极后，照射到MCP输入面表面，没有进入通道内部，而是被反射到光电阴极，光阴极释放光电子，光阴极和MCP间的电场加速后这些光电子一部分进入通道，在通道中被增强，在荧光屏上输出，形成噪声。总散射噪声中大约20％是由光子散射所致。由散射噪声形成的过程可知，MCP的开口面积比对器件噪声的影响很大，若增大MCP的开口面积比，可减少散射产生的噪声，提高像管信噪比及对比度。
而现阶段国内的微通道板研制工艺与50年前并未有异。玻璃微通道板高增益，高稳定性依然尚存，但其由于繁杂工艺过程中产生的问题依然未能解决，并随着技术要求的提高而日益凸显。比如，(1)丝径不均匀。玻璃微通道板拉丝工艺中，纤维径长的变化引起通道直径的改变，其后果为微通道板版后端设备成像图像及探测效率不均匀；(2)小孔径微通道板制备受限。局限后端设备空间分辨率；(3)玻璃材料纯度影响微通道板电子倍增性能，但玻璃溶质过程中纯度难以保证；(4)原材料制备过程中材料中包含的重金属元素，铅(Pb)对环境污染问题尤为严重。
发明内容
本发明的主要目的在于，提供一种新型的有机材料微通道板及其制备方法，所要解决的技术问题是使其有机材料微通道板为柔性，可灵活变动，可折叠，可根据需求制备成不同形状的通道，从而更加适于实用。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种有机材料微通道板，其包括:
有机材料微通道板基板；
导电层，附着于所述的有机材料微通道板基板上；
发射层，附着于所述的导电层上；
其中，所述的有机材料为柔性材料。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
优选的，前述的有机材料微通道板，其中所述的有机材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯或聚酰亚胺。
优选的，前述的有机材料微通道板，其中所述的有机材料微通道板基板为喇叭孔有机材料微通道板基板或柱形孔有机材料微通道板基板。
优选的，前述的有机材料微通道板，其中所述的导电层为Al2O3和/或ZnO薄膜。
优选的，前述的有机材料微通道板，其中所述的发射层为Al2O3、SiO2和MgO中的至少一种。
本发明的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。依据本发明提出的一种有机材料微通道板的制备方法，其包括：
制备有机材料微通道板基板；
在所述的有机材料微通道板基板上制备导电层；
在所述的导电层上制备发射层。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
优选的，前述的有机材料微通道板的制备方法，其中所述的制备有机材料微通道板基板包括：将有机材料经重离子轰击后，由紫外光照射，后辐射照一侧为大孔端，再经电化学刻蚀，得到喇叭孔有机材料微通道板基板。
优选的，前述的有机材料微通道板的制备方法，其中所述的制备有机材料微通道板基板还包括：将有机材料薄膜经重离子轰击后，紫外光照射，置于刻蚀液中加热，在阻止液中清洗，得到柱形孔有机材料微通道板基板。
优选的，前述的有机材料微通道板的制备方法，其中所述的制备导电层为利用原子层沉积法制备导电层。
优选的，前述的有机材料微通道板的制备方法，其中所述的制备发射层为选择Al2O3、SiO2和MgO作为有机薄膜打拿极发射层材料，利用原子层沉积法制备发射层。
借由上述技术方案，本发明有机材料微通道板及其制备方法至少具有下列优点：本发明选用柔性有机材料作为微通道板基板，其中喇叭孔基板能够增加开口面积比，从而减少散射噪声，同时由于更多的光电子进入通道进行倍增，可提高信噪比和对比度，提高了微通道板的探测效率。柱形微通道板开口面积可根据需求尺寸进行刻蚀，实用性强。此外，有机材料微通道板的制作，使得微通道板在后端器件中的更灵活，可用性能更强。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合较佳实施例，对依据本发明提出的有机材料微通道板及其制备方法其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
本发明的一个实施例提出的一种有机材料微通道板，其包括:
有机材料微通道板基板；
导电层，附着于所述的有机材料微通道板基板上；
发射层，附着于所述的导电层上；
其中，所述的有机材料为柔性材料。
优选的，有机材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯或聚酰亚胺。
优选的，有机材料微通道板基板为喇叭孔有机材料微通道板基板或柱形孔有机材料微通道板基板。
其中，喇叭孔有机材料微通道板基板的喇叭孔的大孔孔径为1-5um，小孔孔径为0.5-1um。
柱形孔有机材料微通道板基板的柱形孔的孔径为1-10um。
优选的，导电层为Al2O3和/或ZnO薄膜。
优选的，发射层为Al2O3、SiO2和MgO中的至少一种。
本发明的另一实施例提出一种有机材料微通道板的制备方法，其包括：
制备有机材料微通道板基板；
在所述的有机材料微通道板基板上制备导电层；
在所述的导电层上制备发射层。
优选的，制备有机材料微通道板基板包括：将有机材料薄膜经重离子轰击后，两侧分别用紫外光照射2小时，活化有机薄膜孔道边缘，后辐射照一侧为大孔端，将对称性良好的聚四氟乙烯材质的电解工作槽组块用超纯水清洗干净后用氮气吹干。后将薄膜固定在两电解槽组成模块中，将其加热，温度设定为40℃。之后安置电极位置，所用电极为铂丝电极，将铂丝电极与皮安计相连接。在此装置的右侧槽中，即为负电极端，加入阻止液，打开皮安计，设定直流电压1V。后在正极端电解槽装置左侧加入刻蚀液，40分钟后，电流增大。当数值达到5×10-8A后，从电解池的左槽中吸出刻蚀液而后加入阻止液，循环数次，直至电流稳定取出制备完成的喇叭孔孔有机薄膜，后将有机薄膜用超纯水多次清洗后，用氮气吹干，密封保存，得到喇叭孔有机材料微通道板基板。
优选的，制备有机材料微通道板基板还包括：将有机材料薄膜经重离子轰击后，两侧表面分别用紫外光各照射2个小时，活化有机薄膜孔道边缘，后将有机薄膜置于温度为30-60℃的刻蚀液中，恒温控制10-30min，将薄膜从溶液中取出，放入装有阻止液的烧杯中，清洗数次后，进行超声清洗10min,后将有机薄膜用超纯水多次清洗后，用氮气吹干，密封保存，得到柱形孔有机材料微通道板基板。
优选的，制备导电层为利用原子层沉积法利用原子层沉积法制备导电层,导电层为Al2O3和/或ZnO薄膜，可以为一层或多层。通过调整ALD的脉冲次数调整Al2O3和ZnO的含量比例调节导电层的电阻率。
优选的，制备发射层为选择Al2O3、SiO2和MgO作为有机薄膜打拿极发射层材料，制备发射层，发射层的有机薄膜为一层或多层。
实施例1
本发明的一个实施例提出一种有机材料微通道板的制备方法，其包括：
制备有机材料微通道板基板：将有机材料薄膜经重离子轰击后，两侧分别用紫外光照射2小时，活化有机薄膜孔道边缘，并标记后辐射照一侧为大孔端，将对称性良好的聚四氟乙烯材质的电解工作槽组块用超纯水清洗干净后用氮气吹干。后将薄膜固定在两电解槽组成模块中，将其加热，温度设定为40℃。之后安置电极位置，所用电极为铂丝电极，将铂丝电极与皮安计相连接。在此装置的右侧槽中，即为负电极端，加入阻止液，打开皮安计，设定直流电压1V。后在正极端电解槽装置左侧加入刻蚀液，40分钟后，电流增大。当数值达到5×10-8A后，从电解池的左槽中吸出刻蚀液而后加入阻止液，循环数次，直至电流稳定取出制备完成的喇叭孔有机薄膜，后将有机薄膜用超纯水多次清洗后，用氮气吹干，密封保存，得到喇叭孔有机材料微通道板基板。其中，阻止液为1mol/L的KCl和1mol/L的HCOOH混合溶液；刻蚀液为9mol/L的NaOH溶液。
在所述的有机材料微通道板基板上制备导电层：设置ALD设备的反应温度；将前驱体反应源TMA以脉冲的方式进入到反应腔，并且化学吸附在有机薄膜表面上，当有机薄膜表面的化学吸附饱和以后，剩余的反应前驱体源将被惰性气体吹出反应腔；再将氧化锌的前驱体反应源二乙基锌同样以脉冲的方式进入到反应腔，与前驱体反应源TMA表面化学吸附的前驱体反应源发生反应惰性气体将完全反应后多余的前驱体反应源和副产物吹洗出反应腔，如此循环，得到导电层。
在所述的导电层上制备发射层：设置ALD设备的反应温度；将前驱体反应源Si[N(CH3)2]3CH3以脉冲的方式进入到反应腔，并且化学吸附在有机薄膜表面上，当有机薄膜表面的化学吸附饱和以后，剩余反应前驱体源将被惰性气体吹出反应腔，得到发射层。
本发明的另一实施例提出的一种有机材料微通道板，由实施例1的方法制备而得，其包括:
有机材料微通道板基板；
导电层，为Al2O3和ZnO复合薄膜，附着于所述的有机材料微通道板基板上；
发射层，为SiO2薄膜，附着于所述的导电层上。
实施例2
本发明的一个实施例提出一种有机材料微通道板的制备方法，其包括：
制备有机材料微通道板基板：将有机材料薄膜重离子轰击后，两侧表面分别用紫外光各照射2个小时，活化有机薄膜孔道边缘，后将有机薄膜置于温度为30-60℃的刻蚀液中，恒温控制10-30min，将薄膜从溶液中取出，放入装有阻止液的烧杯中，清洗数次后，进行超声清洗10min,后将有机薄膜用超纯水多次清洗后，用氮气吹干，密封保存，得到柱形孔有机材料微通道板基板。
在所述的有机材料微通道板基板上制备导电层：设置ALD设备的反应温度；将前驱体反应源TMA以脉冲的方式进入到反应腔，并且化学吸附在有机薄膜表面上，当有机薄膜表面的化学吸附饱和以后，剩余的反应前驱体源将被惰性气体吹出反应腔，得到导电层。
在所述的导电层上制备发射层：设置ALD设备的反应温度；将前驱体反应源TMA以脉冲的方式进入到反应腔，并且化学吸附在有机薄膜表面上，当有机薄膜表面的化学吸附饱和以后，剩余反应前驱体源将被惰性气体吹出反应腔；再将前驱体反应源MgCP2以脉冲的方式进入到反应腔，与第一种源表面化学吸附的前驱体反应源发生反应惰性气体将完全反应后多余的前驱体反应源和副产物吹洗出反应腔，如此循环。得到发射层。
本发明的另一实施例提出的一种有机材料微通道板，由实施例2的方法制备而得，其包括:
有机材料微通道板基板；
导电层，为Al2O3薄膜，附着于所述的有机材料微通道板基板上；
发射层，为Al2O3和MgO薄膜，附着于所述的导电层上。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种有机材料微通道板，其特征在于，其包括：
有机材料微通道板基板；
导电层，附着于所述的有机材料微通道板基板上；
发射层，附着于所述的导电层上；
其中，所述的有机材料为柔性材料。
2.根据权利要求1所述的有机材料微通道板，其特征在于，所述的有机材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯或聚酰亚胺。
3.根据权利要求1所述的有机材料微通道板，其特征在于，所述的有机材料微通道板基板为喇叭孔有机材料微通道板基板或柱形孔有机材料微通道板基板。
4.根据权利要求1所述的有机材料微通道板，其特征在于，所述的导电层为Al2O3和/或ZnO薄膜。
5.根据权利要求1所述的有机材料微通道板，其特征在于，所述的发射层为Al2O3、SiO2和MgO中的至少一种。
6.一种有机材料微通道板的制备方法，其特征在于，其包括：
制备有机材料微通道板基板；
在所述的有机材料微通道板基板上制备导电层；
在所述的导电层上制备发射层。
7.根据权利要求6所述的有机材料微通道板的制备方法，其特征在于，所述的制备有机材料微通道板基板包括：将有机材料薄膜经重离子轰击后，由紫外光照射，后辐射照一侧标记为大孔端，再经电化学刻蚀，得到喇叭孔有机材料微通道板基板。
8.根据权利要求6所述的有机材料微通道板的制备方法，其特征在于，所述的制备有机材料微通道板基板还包括：将有机材料薄膜经重离子轰击后，紫外光照射，置于刻蚀液中加热，在阻止液中清洗，得到柱形孔有机材料微通道板基板。
9.根据权利要求6所述的有机材料微通道板的制备方法，其特征在于，所述的制备导电层为利用原子层沉积法制备导电层。
10.根据权利要求6所述的有机材料微通道板的制备方法，其特征在于，所述的制备发射层为选择Al2O3、SiO2和MgO作为有机薄膜打拿极发射层材料，利用原子层沉积法制备发射层。
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