CN113241293B - 具有超高阴极灵敏度的防光晕玻璃组件及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有超高阴极灵敏度的防光晕玻璃组件及其制备方法和应用，所述防光晕玻璃组件由依次连接的防光晕台阶基板玻璃、第一薄玻璃片及第二薄玻璃片组成，所述第二薄玻璃片的表面设置有微纳阵列结构。本发明所述的防光晕玻璃组件在保持传统防光晕玻璃高光学透过性能和其他基本性能的同时，极大提高了阴极灵敏度性能，更加适用于实际应用。

Description

具有超高阴极灵敏度的防光晕玻璃组件及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种光学玻璃组件，特别是涉及一种具有超高阴极灵敏度的防光晕玻璃组件及其制备方法和应用。
背景技术
防光晕玻璃作为特种光学材料的一种，通常应用在微光夜视领域，传统的防光晕玻璃输入窗在微光像增强器中被制作成一种两面直径不同的台阶形玻璃1a(图1)，中间是透明的玻璃，周边包裹着一层黑色不透明的玻璃，小面表面镀有光电阴极，大面边缘与像增强器管壳铟封。衡量防光晕玻璃最重要的技术指标为平均阴极灵敏度，即光子通过防光晕玻璃经光电阴极转换成电子的量子效率，由US5789759、CN201810266726、CN201910086495、CN202010420478等专利所述，传统的锑碱型防光晕玻璃由Corning 7056或其他类似的硼硅酸盐玻璃一体化构成，其平均阴极灵敏度很难突破1000μA/lm。
通过在传统的防光晕玻璃的小面表面制备衍射光栅，可以改变光线的传播路径，有效增加光子在光电阴极中的光程，以增加防光晕玻璃的平均阴极灵敏度。但限于现有的工艺技术水平，很难直接在传统的防光晕玻璃上制备完整的衍射光栅，同时不影响后续的光电阴极的制备。
因此，开发一种同时具有以上功能且阴极灵敏度高的综合性能良好的防光晕玻璃组件具有重要的市场前景。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种具有超高阴极灵敏度的防光晕玻璃组件及其制备方法和应用，所要解决的技术问题是使防光晕玻璃在保持传统防光晕玻璃高光学透过性能和其他基本性能的同时，具有较高的平均阴极灵敏度，并具有较低的制造成本，更加适于实际应用。
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具有超高阴极灵敏度的防光晕玻璃组件，所述防光晕玻璃组件由依次连接的防光晕台阶基板玻璃、第一薄玻璃片及第二薄玻璃片组成，所述第二薄玻璃片的表面设置有微纳阵列结构。
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，前述的具有超高阴极灵敏度的防光晕玻璃组件中，其中所述防光晕台阶基板玻璃和第二薄玻璃片为相同的高硼硅酸盐玻璃，所述高硼硅酸盐玻璃的转变温度Tg≥550℃，软化点温度Tf≥650℃，在20℃-300℃的热膨胀系数为(52-56)×10-7/℃，光学折射率为1.490-1.500。
优选的，前述的具有超高阴极灵敏度的防光晕玻璃组件中，其中所述第一薄玻璃片为SiO2-B2O3-ZnO玻璃，所述SiO2-B2O3-ZnO玻璃的软化点温度Tf小于所述的高硼硅酸盐玻璃40℃以上；所述SiO2-B2O3-ZnO玻璃在20℃-300℃的热膨胀系数小于上述的的高硼硅酸盐玻璃(1-2)×10-7/℃；所述SiO2-B2O3-ZnO玻璃的光学折射率在10-3量级上与上述的高硼硅酸盐玻璃折射率相同。
优选的，前述的具有超高阴极灵敏度的防光晕玻璃组件中，其中所述第二薄玻璃片的厚度为0.4-1.0mm，所述第二薄玻璃片的表面镀制有0-500nm厚的SiO2膜层。
优选的，前述的具有超高阴极灵敏度的防光晕玻璃组件中，其中所述第二薄玻璃片的表面图案为圆柱、方孔、方柱、三角形孔/柱或六边形孔/柱。
优选的，前述的具有超高阴极灵敏度的防光晕玻璃组件中，其中所述第二薄玻璃片的表面图案为正六方排布的圆孔阵列，其孔间距为550-650nm，孔直径为320-400nm，孔深度为360-420nm。
优选的，前述的具有超高阴极灵敏度的防光晕玻璃组件中，其中所述第一薄玻璃片为键合薄玻璃片，其厚度为0.05mm-0.2mm。
优选的，前述的具有超高阴极灵敏度的防光晕玻璃组件中，其中所述第一薄玻璃片将所述防光晕台阶基板玻璃与第二薄玻璃片通过热键合的方式连接为一体；所述防光晕玻璃组件能经受住600℃以下的热循环冲击和5MPa的力学冲击，并保持防光晕玻璃组件完整不开裂、不变形。
优选的，前述的具有超高阴极灵敏度的防光晕玻璃组件中，其中所述防光晕玻璃组件的光学性能为：在400-1000nm范围内的光学透过率≥91％；所述防光晕玻璃组件在其表面镀制高折射率光学薄膜以及锑碱类型或者氧化银(AgOCs)类型光阴极后，其阴极灵敏度均值≥1000μA/lm。
本发明的目的及解决其技术问题还可以采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种具有超高阴极灵敏度的防光晕玻璃组件的制备方法，包括以下步骤：
S1通过现有技术制备上述的防光晕台阶基板玻璃及第二薄玻璃片；
S2制备第一薄玻璃片，之后通过将所述防光晕台阶基板玻璃与第二薄玻璃片通过热键合的方式连接为一体。
本发明的目的及解决其技术问题还可以采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种微光像增强器，所述微光像增强器包括防光晕玻璃输入窗，所述防光晕玻璃输入窗包括上述的具有超高阴极灵敏度的防光晕玻璃组件。
优选的，前述的微光像增强器中，其中所述防光晕玻璃输入窗还包括高折射率光学膜层以及锑碱类型或者氧化银(AgOCs)类型光阴极。
借由上述技术方案，本发明的超高阴极灵敏度的防光晕玻璃组件及其制备方法和应用至少具有下列优点：
1、本发明提供的具有超高阴极灵敏度的防光晕玻璃组件，玻璃材料环保且成本较低，微纳结构图案采用已知的技术制得，易于加工成实用玻璃器件，应用于防光晕领域。
2、本发明提供的具有超高阴极灵敏度的防光晕玻璃组件具有高光学透过性能等光学性能以及高阴极灵敏度性能的综合优势，适用于先进像增强器件长寿命、高指标的使用要求。
3、本发明提供的具有超高阴极灵敏度的防光晕玻璃组件具有超高的阴极灵敏度，可应用于像增强器和其他需要防光晕玻璃组件的领域。
现有的防光晕玻璃在阴极灵敏度方面存在很大局限，本发明通过在玻璃表面制备出微纳阵列结构，并将其键合到台阶基板上，制备出了防光晕玻璃组件，保持了高的光学透过率，提高了阴极灵敏度，同时具备以上优点，为防光晕领域提供了可靠实用的玻璃材料。
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。
附图说明
附图只是供参考的示意图，为清晰起见，比例未被考虑。
图1是传统的防光晕玻璃及光路示意图；
图2是本发明涉及的防光晕玻璃组件的光路示意图；
图3是本发明涉及的防光晕玻璃组件的结构示意图；
图4是本发明实施例1表面微纳结构经放大的俯视图；
图5是本发明实施例1表面微纳结构经放大的横截面视图。
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一种超高阴极灵敏度的防光晕玻璃组件及其制备方法和应用的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
如图2-图3所示，本发明提供了一种具有超高阴极灵敏度的防光晕玻璃组件，所述防光晕玻璃组件由依次连接的防光晕台阶基板玻璃1(具有相对的小面和大面，所述小面的直径大于20mm)、第一薄玻璃片3及第二薄玻璃片2组成，所述第二薄玻璃片2的表面设置有微纳阵列结构。先在第二薄玻璃片2上刻蚀出微纳阵列结构图案，再将该第二薄玻璃片2与防光晕台阶基板玻璃1的小面通过第一薄玻璃片3(另外一种相对低软化点的玻璃材料)复合到一起，其中的第一薄玻璃片3不影响光路，且第二薄玻璃片2由于微纳结构阵列的存在增加了光程，这样可实现提高阴极灵敏度的目的。
具体实施时，所述防光晕台阶基板玻璃1和第二薄玻璃片2选自现有技术，其为相同的高硼硅酸盐玻璃，所述高硼硅酸盐玻璃的转变温度Tg≥550℃，软化点温度Tf≥650℃，在20℃-300℃的热膨胀系数为(52-56)×10-7/℃，光学折射率为1.490-1.500。
具体实施时，所述第一薄玻璃片3为键合薄玻璃片，所选用的键合薄玻璃片会极大地影响键合效果和键合后光学组件的光学性能。为保证玻璃组件的最终使用性能，需对键合玻璃的光透过率、折射率、膨胀系数、软化温度提出更高要求：一是控制键合玻璃的膨胀系数，要求其接近(略低于)高硼硅玻璃基板的膨胀系数，使其在两层高硼硅玻璃间保持收缩状态，提高抗热冲击的能力，实现匹配热封接；二是要求键合玻璃的软化温度须低于高硼硅玻璃的软化温度(软化温度差大于40度)，这样在高温键合时才能保证基板不变形，使键合材料与基板材料粘为一体，以控制被键合玻璃组件的变形度最小的同时保证光阴极玻璃组件的使用寿命；三是设计矫正键合玻璃的折射率，要求其在10-3量级上与基板玻璃折射率保持一致，最大限度降低界面反射率，提升有效通光区内的透过率及光谱透过均匀性，实现400-1000nm范围的光谱高透过，并改善不同波段光信号之间的成像差异，提升成像清晰度；四是保证键合过渡层的质量，键合后键合玻璃具有良好的表面平面度与粗糙度，提升与高硼硅台阶玻璃的结合度，为高灵敏度光电阴极制备打下坚实基础。因此，所述第一薄玻璃片3选择SiO2-B2O3-ZnO玻璃，所述SiO2-B2O3-ZnO玻璃的软化点温度Tf小于上述的高硼硅酸盐玻璃40℃以上；所述SiO2-B2O3-ZnO玻璃在20℃-300℃的热膨胀系数小于上述的高硼硅酸盐玻璃(1-2)×10-7/℃；所述SiO2-B2O3-ZnO玻璃的光学折射率在10-3量级上与上述的高硼硅酸盐玻璃折射率相同。考虑到玻璃片越薄越有利于光的透射，但会增加加工难度，所述第一薄玻璃片3的厚度可以设计为0.05mm-0.2mm。所述第一薄玻璃片3将所述防光晕台阶基板玻璃1与第二薄玻璃片2通过热键合的方式连接为一体，以实现提高阴极灵敏度的目的；可见所述第一薄玻璃片3在所述防光晕台阶基板玻璃1与第二薄玻璃片2之间起键合作用；所述防光晕玻璃组件能经受住600℃以下的热循环冲击和5MPa的力学冲击，并保持防光晕玻璃组件完整不开裂、不变形。
具体实施时，所述第二薄玻璃片2的厚度为0.4-1.0mm，优选为0.5-0.6mm，这样优选后有利于光的透射，且不会增加加工难度；所述第二薄玻璃片的表面镀制有0-500nm厚的SiO2膜层，目的是为了便于更好地加工表面图案。
具体实施时，所述第二薄玻璃片2的表面图案为圆柱、方孔、方柱、三角形孔/柱或六边形孔/柱，或还可以设计成其他可以使可见光产生衍射的图案，并通过已知的技术制成，如投影式光刻技术、基于干涉或衍射原理的其他光刻技术，以及纳米压印技术等。
具体实施时，所述第二薄玻璃片2的表面图案为正六方排布的圆孔阵列，其孔间距为550-650nm，孔直径为320-400nm，孔深度为360-420nm(如图4-图5所示)。具体实施时，所述防光晕玻璃组件的光学性能为：在400-1000nm范围内的光学透过率≥91％；所述防光晕玻璃组件在其表面镀制高折射率光学薄膜以及锑碱类型或者氧化银(AgOCs)类型光阴极后，其阴极灵敏度均值≥1000μA/lm，甚至高达1500μA/lm。
本申请中提及的超高阴极灵敏度指的是“所述防光晕玻璃组件的阴极灵敏度均值≥1000μA/lm”。
具体实施时，所述SiO2-B2O3-ZnO玻璃以摩尔百分含量(mol％)计，其组成为：SiO2，55-65％；B2O3，20-25％；Na2O，3-5％；K2O，1-2％；Al2O3，3-4％；LiF，3-5％；ZnO，1-6％。
本发明还提供了一种具有超高阴极灵敏度的防光晕玻璃组件的制备方法，包括以下步骤：
S1通过现有技术制备上述的防光晕台阶基板玻璃1及第二薄玻璃片2；
S2制备第一薄玻璃片3，之后通过将所述防光晕台阶基板玻璃1与第二薄玻璃片2通过热键合的方式(在真空加热炉内，键合温度控制在600-650℃之间)连接为一体。
所述第一薄玻璃片3的制备方法包括以下步骤：
1)按照摩尔百分含量(mol％)称取SiO2，55-65％；B2O3，20-25％；Na2O，3-5％；K2O，1-2％；Al2O3，3-4％；LiF，3-5％；ZnO，1-6％，混合均匀得到配合料；
2)在1400-1480℃下将配合料多次加入坩埚中进行熔制，每次加料间隔时间为10分钟-1小时；
3)加料完成后升温至1480-1550℃进行澄清5-10小时；
4)澄清结束后降温至1100-1300℃保温3-5小时进行均化；
5)均化结束后将玻璃液在模具中浇注成型为玻璃棒料；
6)成型的玻璃棒料在450-550℃下保温2-3小时，然后断电退火至室温后出炉。
本发明还提供了一种微光像增强器，所述微光像增强器包括防光晕玻璃输入窗，所述防光晕玻璃输入窗包括上述的具有超高阴极灵敏度的防光晕玻璃组件、高折射率光学膜层以及锑碱类型或者氧化银(AgOCs)类型光阴极。
实施例1
本实施例提供了一种具有超高阴极灵敏度的防光晕玻璃组件，所述防光晕玻璃组件由依次连接的防光晕台阶基板玻璃1(具有相对的小面和大面，所述小面的直径为21mm)、第一薄玻璃片3及第二薄玻璃片2组成，所述第二薄玻璃片2的表面设置有微纳阵列结构。所述防光晕台阶基板玻璃1和第二薄玻璃片2选自现有技术，其为相同的高硼硅酸盐玻璃，所述高硼硅酸盐玻璃的转变温度Tg 550℃，软化点温度Tf 658℃，在20℃-300℃的热膨胀系数为52×10-7/℃，光学折射率为1.490；所述第一薄玻璃片3的材质为SiO2-B2O3-ZnO玻璃，所述SiO2-B2O3-ZnO玻璃的软化点温度Tf为600℃；所述SiO2-B2O3-ZnO玻璃在20℃-300℃的热膨胀系数51×10-7/℃；所述SiO2-B2O3-ZnO玻璃的光学折射率为1.490。所述第二薄玻璃片2的厚度为0.4mm，表面镀制500nm厚的SiO2膜层。所述第二薄玻璃片2的表面图案为正六方排布的圆孔阵列，其孔间距为550nm，孔直径为320nm，孔深度为420nm，见图4、图5。所述第二薄玻璃片2是通过现有的纳米压印技术制成。所述键合薄玻璃片3的厚度为0.2mm。
所述第一薄玻璃片3将防光晕台阶基板玻璃1的小面与表面具有微纳阵列结构的薄玻璃片2采用热键合的方式连接在一起，键合后的玻璃组件能经受住600℃以下的热循环冲击和5MPa的力学冲击，并保持防光晕玻璃组件完整不开裂、不变形。
所述防光晕玻璃组件的光学性能为：在400-1000nm范围内的光学透过率≥91％；所述防光晕玻璃组件在其表面镀制TiO2/Al2O3光学薄膜以及锑碱类型光阴极后，其阴极灵敏度均值为1450μA/lm。
所述SiO2-B2O3-ZnO玻璃以摩尔百分含量(mol％)计，其组成为：SiO2，55％；B2O3，25％；Na2O，5％；K2O，1％；Al2O3，3％；LiF，5％；ZnO，6％。
上述具有超高阴极灵敏度的防光晕玻璃组件的制备方法包括以下步骤：
S1通过现有技术制备上述的防光晕台阶基板玻璃1及第二薄玻璃片2；
S2制备第一薄玻璃片3，之后通过将所述防光晕台阶基板玻璃1与第二薄玻璃片2通过热键合的方式(在真空加热炉内，键合温度控制在650℃)连接为一体。
所述第一薄玻璃片3的制备方法包括以下步骤：
1)按照摩尔百分含量(mol％)称取SiO2，55％；B2O3，25％；Na2O，5％；K2O，1％；Al2O3，3％；LiF，5％；ZnO，6％，混合均匀得到配合料；
2)在1400℃下将配合料多次加入坩埚中进行熔制，每次加料间隔时间为1小时；
3)加料完成后升温至1480℃进行澄清10小时；
4)澄清结束后降温至1100℃保温5小时进行均化；
5)均化结束后将玻璃液在模具中浇注成型为玻璃棒料；
6)成型的玻璃棒料在550℃下保温2小时，然后断电退火至室温后出炉。
实施例2
本实施例提供了一种具有超高阴极灵敏度的防光晕玻璃组件，所述防光晕玻璃组件由依次连接的防光晕台阶基板玻璃1(具有相对的小面和大面，所述小面的直径为22mm)、第一薄玻璃片3及第二薄玻璃片2组成，所述第二薄玻璃片2的表面设置有微纳阵列结构。所述防光晕台阶基板玻璃1和第二薄玻璃片2选自现有技术，其为相同的高硼硅酸盐玻璃，所述高硼硅酸盐玻璃的转变温度Tg 560℃，软化点温度Tf 650℃，在20℃-300℃的热膨胀系数为54×10-7/℃，光学折射率为1.500；所述第一薄玻璃片3的材质为SiO2-B2O3-ZnO玻璃，所述SiO2-B2O3-ZnO玻璃的软化点温度Tf为592℃；所述SiO2-B2O3-ZnO玻璃在20℃-300℃的热膨胀系数52×10-7/℃；所述SiO2-B2O3-ZnO玻璃的光学折射率为1.500。所述第二薄玻璃片2的厚度为1.0mm，表面没有镀制其他膜层。所述第二薄玻璃片2的表面图案为正六方排布的圆孔阵列，其孔间距为650nm，孔直径为400nm，孔深度为340nm。所述第二薄玻璃片2通过现有的投影式光刻技术制成。所述第一薄玻璃片3的厚度为0.15mm。
所述第一薄玻璃片3将防光晕台阶基板玻璃1的小面与表面具有微纳阵列结构的薄玻璃片2采用热键合的方式连接在一起，键合后的玻璃组件能经受住580℃以下的热循环冲击和5MPa的力学冲击，并保持防光晕玻璃组件完整不开裂、不变形。
所述防光晕玻璃组件的光学性能为：在400-1000nm范围内的光学透过率≥91％；所述防光晕玻璃组件在其表面镀制TiO2/HfO2光学薄膜以及氧化银AgOCs类型光阴极后，其阴极灵敏度均值达到1200μA/lm。
所述SiO2-B2O3-ZnO玻璃以摩尔百分含量(mol％)计，其组成为：SiO2，65％；B2O3，20％；Na2O，5％；K2O，2％；Al2O3，4％；LiF，3％；ZnO，1％。
上述具有超高阴极灵敏度的防光晕玻璃组件的制备方法包括以下步骤：
S1通过现有技术制备上述的防光晕台阶基板玻璃1及第二薄玻璃片2；
S2制备第一薄玻璃片3，之后通过将所述防光晕台阶基板玻璃1与第二薄玻璃片2通过热键合的方式(在真空加热炉内，键合温度控制在600℃)连接为一体。
所述第一薄玻璃片3的制备方法包括以下步骤：
1)按照摩尔百分含量(mol％)称取SiO2，65％；B2O3，20％；Na2O，5％；K2O，2％；Al2O3，4％；LiF，3％；ZnO，1％，混合均匀得到配合料；
2)在1480℃下将配合料多次加入坩埚中进行熔制，每次加料间隔时间为10分钟；
3)加料完成后升温至1550℃进行澄清5小时；
4)澄清结束后降温至1300℃保温3小时进行均化；
5)均化结束后将玻璃液在模具中浇注成型为玻璃棒料；
6)成型的玻璃棒料在450℃下保温3小时，然后断电退火至室温后出炉。
实施例3
本实施例提供了一种具有超高阴极灵敏度的防光晕玻璃组件，所述防光晕玻璃组件由依次连接的防光晕台阶基板玻璃1(具有相对的小面和大面，所述小面的直径为25mm)、第一薄玻璃片3及第二薄玻璃片2组成，所述第二薄玻璃片2的表面设置有微纳阵列结构。所述防光晕台阶基板玻璃1和第二薄玻璃片2选自现有技术，其为相同的高硼硅酸盐玻璃，所述高硼硅酸盐玻璃的转变温度Tg 555℃，软化点温度Tf 655℃，在20℃-300℃的热膨胀系数为53×10-7/℃，光学折射率为1.495；所述第一薄玻璃片3的材质为SiO2-B2O3-ZnO玻璃，所述SiO2-B2O3-ZnO玻璃的软化点温度Tf为602℃；所述SiO2-B2O3-ZnO玻璃在20℃-300℃的热膨胀系数52×10-7/℃；所述SiO2-B2O3-ZnO玻璃的光学折射率为1.495。所述第二薄玻璃片2的厚度为0.8mm，表面镀制400nm SiO2膜层。所述第二薄玻璃片2的表面图案为正六方排布的圆孔阵列，其孔间距为600nm，孔直径为380nm，孔深度为380nm。所述第二薄玻璃片2通过现有的衍射光刻技术制成。所述第一薄玻璃片3的厚度为0.05mm。
所述第一薄玻璃片3将防光晕台阶基板玻璃1与表面没有微纳阵列结构的薄玻璃片2采用热键合的方式连接在一起，键合后的玻璃组件能经受住600℃以下的热循环冲击和5MPa的力学冲击，并保持防光晕玻璃组件完整不开裂、不变形。
所述防光晕玻璃组件的光学性能为：在400-1000nm范围内的光学透过率≥91％；所述防光晕玻璃组件在其表面镀制TiO2/HfO2光学薄膜以及锑碱类型光阴极后，其阴极灵敏度均值达到1500μA/lm。
所述SiO2-B2O3-ZnO玻璃以摩尔百分含量(mol％)计，其组成为：SiO2，60％；B2O3，22％；Na2O，4％；K2O，2％；Al2O3，4％；LiF，5％；ZnO，3％。
上述具有超高阴极灵敏度的防光晕玻璃组件的制备方法包括以下步骤：
S1通过现有技术制备上述的防光晕台阶基板玻璃1及第二薄玻璃片2；
S2制备第一薄玻璃片3，之后通过将所述防光晕台阶基板玻璃1与第二薄玻璃片2通过热键合的方式(在真空加热炉内，键合温度控制在610℃)连接为一体。
所述第一薄玻璃片3的制备方法包括以下步骤：
1)按照摩尔百分含量(mol％)称取SiO2，60％；B2O3，22％；Na2O，4％；K2O，2％；Al2O3，4％；LiF，5％；ZnO，3％，混合均匀得到配合料；
2)在1450℃下将配合料多次加入坩埚中进行熔制，每次加料间隔时间为10分钟；
3)加料完成后升温至1500℃进行澄清8小时；
4)澄清结束后降温至1200℃保温4小时进行均化；
5)均化结束后将玻璃液在模具中浇注成型为玻璃棒料；
6)成型的玻璃棒料在500℃下保温3小时，然后断电退火至室温后出炉。
实施例4
本实施例提供了一种具有超高阴极灵敏度的防光晕玻璃组件，所述防光晕玻璃组件由依次连接的防光晕台阶基板玻璃1(具有相对的小面和大面，所述小面的直径为21mm)、第一薄玻璃片3及第二薄玻璃片2组成，所述第二薄玻璃片2的表面设置有微纳阵列结构。所述防光晕台阶基板玻璃1和第二薄玻璃片2选自现有技术，其为相同的高硼硅酸盐玻璃，所述高硼硅酸盐玻璃的转变温度Tg 552℃，软化点温度Tf 656℃，在20℃-300℃的热膨胀系数为54×10-7/℃，光学折射率为1.497；所述第一薄玻璃片3的材质为SiO2-B2O3-ZnO玻璃，所述SiO2-B2O3-ZnO玻璃的软化点温度Tf为612℃；所述SiO2-B2O3-ZnO玻璃在20℃-300℃的热膨胀系数52×10-7/℃；所述SiO2-B2O3-ZnO玻璃的光学折射率为1.497。所述第二薄玻璃片2的厚度为0.6mm，表面镀制450nm厚的SiO2膜层。所述第二薄玻璃片2的表面图案为正六方排布的圆孔阵列，其孔间距为620nm，孔直径为360nm，孔深度为400nm。所述第二薄玻璃片2是通过现有的纳米压印技术制成。所述键合薄玻璃片3的厚度为0.1mm。
所述第一薄玻璃片3将防光晕台阶基板玻璃1的小面与表面具有微纳阵列结构的薄玻璃片2采用热键合的方式连接在一起，键合后的玻璃组件能经受住600℃以下的热循环冲击和5MPa的力学冲击，并保持防光晕玻璃组件完整不开裂、不变形。
所述防光晕玻璃组件的光学性能为：在400-1000nm范围内的光学透过率≥91％；所述防光晕玻璃组件在其表面镀制TiO2/Al2O3光学薄膜以及锑碱类型光阴极后，其阴极灵敏度均值为1100μA/lm。
所述SiO2-B2O3-ZnO玻璃以摩尔百分含量(mol％)计，其组成为：SiO2，62％；B2O3，21％；Na2O，5％；K2O，1％；Al2O3，4％；LiF，3％；ZnO，4％。
上述具有超高阴极灵敏度的防光晕玻璃组件的制备方法包括以下步骤：
S1通过现有技术制备上述的防光晕台阶基板玻璃1及第二薄玻璃片2；
S2制备第一薄玻璃片3，之后通过将所述防光晕台阶基板玻璃1与第二薄玻璃片2通过热键合的方式(在真空加热炉内，键合温度控制在630℃)连接为一体。
所述第一薄玻璃片3的制备方法包括以下步骤：
1)按照摩尔百分含量(mol％)称取SiO2，62％；B2O3，21％；Na2O，5％；K2O，1％；Al2O3，4％；LiF，3％；ZnO，4％，混合均匀得到配合料；
2)在1460℃下将配合料多次加入坩埚中进行熔制，每次加料间隔时间为50分钟；
3)加料完成后升温至1520℃进行澄清6小时；
4)澄清结束后降温至1250℃保温3小时进行均化；
5)均化结束后将玻璃液在模具中浇注成型为玻璃棒料；
6)成型的玻璃棒料在520℃下保温2.5小时，然后断电退火至室温后出炉。
对比例1
本对比例提供了一种防光晕玻璃组件，所述防光晕玻璃组件由依次连接的防光晕台阶基板玻璃1(具有相对的小面和大面，所述小面的直径为25mm)、第一薄玻璃片3及第二薄玻璃片2组成，所述第二薄玻璃片2的表面没有微纳阵列结构。所述防光晕台阶基板玻璃1和第二薄玻璃片2选自现有技术，其为相同的高硼硅酸盐玻璃，所述高硼硅酸盐玻璃的转变温度Tg 555℃，软化点温度Tf 655℃，在20℃-300℃的热膨胀系数为53×10-7/℃，光学折射率为1.495；所述第一薄玻璃片3的材质为SiO2-B2O3-ZnO玻璃，所述SiO2-B2O3-ZnO玻璃的软化点温度Tf为602℃；所述SiO2-B2O3-ZnO玻璃在20℃-300℃的热膨胀系数52×10-7/℃；所述SiO2-B2O3-ZnO玻璃的光学折射率为1.495。所述第二薄玻璃片2的厚度为0.8mm，表面没有微结构图案。所述第一薄玻璃片3的厚度为0.05mm。
所述第一薄玻璃片3将防光晕台阶基板玻璃1与表面没有微纳阵列结构的薄玻璃片2采用热键合的方式连接在一起，键合后的玻璃组件能经受住600℃以下的热循环冲击和5MPa的力学冲击，并保持防光晕玻璃组件完整不开裂、不变形。
所述防光晕玻璃组件的光学性能为：在400-1000nm范围内的光学透过率≥91％；所述防光晕玻璃组件在其表面镀制TiO2/HfO2光学薄膜以及锑碱类型光阴极后，其阴极灵敏度均值仅达到840μA/lm，由于玻璃表面没有微纳阵列结构，没有构成有效的光栅增加光程，所以没有起到提高阴极灵敏度的效果。
所述SiO2-B2O3-ZnO玻璃以摩尔百分含量(mol％)计，其组成为：SiO2，60％；B2O3，22％；Na2O，4％；K2O，2％；Al2O3，4％；LiF，5％；ZnO，3％。
上述防光晕玻璃组件的制备方法包括以下步骤：
S1通过现有技术制备上述的防光晕台阶基板玻璃1及第二薄玻璃片2；
S2制备第一薄玻璃片3，之后通过将所述防光晕台阶基板玻璃1与第二薄玻璃片2通过热键合的方式(在真空加热炉内，键合温度控制在610℃)连接为一体。
所述第一薄玻璃片3的制备方法包括以下步骤：
1)按照摩尔百分含量(mol％)称取SiO2，60％；B2O3，22％；Na2O，4％；K2O，2％；Al2O3，4％；LiF，5％；ZnO，3％，混合均匀得到配合料；
2)在1450℃下将配合料多次加入坩埚中进行熔制，每次加料间隔时间为10分钟；
3)加料完成后升温至1500℃进行澄清8小时；
4)澄清结束后降温至1200℃保温4小时进行均化；
5)均化结束后将玻璃液在模具中浇注成型为玻璃棒料；
6)成型的玻璃棒料在500℃下保温3小时，然后断电退火至室温后出炉。
对比例2
本对比例提供了一种防光晕玻璃组件，所述防光晕玻璃组件由防光晕台阶基板玻璃1(具有相对的小面和大面，所述小面的直径为21mm)单独组成，所述防光晕玻璃组件的光学性能为：在400-1000nm范围内的光学透过率≥91％；所述防光晕玻璃组件在其表面镀制锑碱类型光阴极后，其阴极灵敏度均值仅达到870μA/lm，没有起到提高阴极灵敏度的效果。
由上所述可见，本发明实施例所提供的防光晕玻璃组件，通过在玻璃表面制备出微纳阵列结构，并将其键合到台阶基板上，制备出了防光晕玻璃组件，保持了高的光学透过率，提高了阴极灵敏度，同时具备以上优点，为防光晕领域提供了可靠实用的玻璃材料。
本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实施例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
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 (8)

1.一种具有超高阴极灵敏度的防光晕玻璃组件，其特征在于，所述防光晕玻璃组件由依次连接的防光晕台阶基板玻璃、第一薄玻璃片及第二薄玻璃片组成，所述第二薄玻璃片的表面设置有微纳阵列结构；
所述防光晕台阶基板玻璃和第二薄玻璃片为相同的高硼硅酸盐玻璃，所述高硼硅酸盐玻璃的转变温度Tg ≥ 550℃，软化点温度Tf ≥ 650℃，在20℃-300℃的热膨胀系数为(52-56)×10-7/℃，光学折射率为1.490-1.500；
所述第一薄玻璃片为SiO2-B2O3-ZnO玻璃，所述SiO2-B2O3-ZnO玻璃的软化点温度Tf 小于所述的高硼硅酸盐玻璃40℃以上；所述SiO2-B2O3-ZnO玻璃在20℃-300℃的热膨胀系数小于所述高硼硅酸盐玻璃(1-2)×10-7/℃；所述SiO2-B2O3-ZnO玻璃的光学折射率在10-3量级上与所述高硼硅酸盐玻璃折射率相同；
所述超高阴极灵敏度为所述防光晕玻璃组件的阴极灵敏度均值≥ 1000μA/lm。
2.如权利要求1所述的具有超高阴极灵敏度的防光晕玻璃组件，其特征在于，所述第二薄玻璃片的厚度为0.4-1.0mm，所述第二薄玻璃片的表面镀制有0-500nm厚的SiO2膜层。
3.如权利要求2所述的具有超高阴极灵敏度的防光晕玻璃组件，其特征在于，所述微纳阵列结构的表面图案为圆柱、方孔、方柱、三角形孔/柱或六边形孔/柱的图案。
4.如权利要求2所述的具有超高阴极灵敏度的防光晕玻璃组件，其特征在于，所述微纳阵列结构的表面图案为正六方排布的圆孔阵列，其孔间距为550-650nm，孔直径为320-400nm，孔深度为360-420nm。
5.如权利要求1所述的具有超高阴极灵敏度的防光晕玻璃组件，其特征在于，所述第一薄玻璃片为键合薄玻璃片，其厚度为0.05mm-0.2mm。
6.如权利要求5所述的具有超高阴极灵敏度的防光晕玻璃组件，其特征在于，所述第一薄玻璃片将所述防光晕台阶基板玻璃与第二薄玻璃片通过热键合的方式连接为一体；所述防光晕玻璃组件能经受住600℃以下的热循环冲击和5MPa的力学冲击，并保持防光晕玻璃组件完整不开裂、不变形；所述防光晕玻璃组件的光学性能为：在400-1000nm范围内的光学透过率≥ 91%；所述防光晕玻璃组件在其表面镀制高折射率光学薄膜以及多碱光阴极后，其阴极灵敏度均值≥ 1000μA/lm。
7.一种权利要求1-6任一项所述的具有超高阴极灵敏度的防光晕玻璃组件的制备方法，包括以下步骤：
S1 通过现有技术制备上述的防光晕台阶基板玻璃及第二薄玻璃片；
S2 制备第一薄玻璃片，之后通过将所述防光晕台阶基板玻璃与第二薄玻璃片通过热键合的方式连接为一体。
8.一种微光像增强器，其特征在于，所述微光像增强器包括防光晕玻璃输入窗，所述防光晕玻璃输入窗包括权利要求1-6任一项所述的具有超高阴极灵敏度的防光晕玻璃组件。
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