CN115201962B - 一种局部实心化的玻璃微通道板制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种局部实心化的玻璃微通道板制作方法,包括光纤制备、玻璃板成型、玻璃板镀膜和酸洗腐蚀去芯料的的制备工序;本发明通过在微通道板制作加工流程中增设镀膜和切除工序,实现了在制作工艺中进行局部实心化的流程,避免后后续单独进行实心化操作导致的问题,并且能够有效保证微通道板的成品质量和良品率,有效提升工作效率,降低成本。

Description

一种局部实心化的玻璃微通道板制作方法
技术领域
本发明涉及光学器件技术领域,具体涉及一种局部实心化的玻璃微通道板制作方法。
背景技术
毛细铅玻璃微通道板是采用特制的玻璃光纤热压成光纤阵列,其中光纤由两种材料组成,中心为芯料,外周为皮料,将光纤的芯料去除后,形成布满微小通孔阵列的铅玻璃面板。
毛细铅玻璃微通道板一般用作X射线光学部件,由于光纤的通孔直径小于100微米,壁厚不足20微米。在使用过程中,由于玻璃壁厚过薄的影响,容易产生玻璃碎屑等多余物影响使用。为了避免上述情况发生,需要在指定区域进行实心化处理。
现有的实心化方法主要有两个:一个是对成品进行二次加工,在指定区域涂敷环氧胶或硅胶,涂胶厚度通常需要远大于孔径才能起到较好的效果,方法一的缺点是对指向精度影响较大,且内部会留有气泡,不能在高真空环境下使用;此外如果环氧胶硬度大,会导致产品的温度特性变差;硅胶硬度小,会缓慢释放气体,对成品造成气氛污染,降低寿命。另一个方法是在设计初期,在特定区域添加实心的玻璃丝。方法二的特点是每种产品都需要单独设计,生产工艺也要做相应的调整,缺点就是适应性差、效率低、难度大。
本发明提供一种局部实心化的玻璃微通道板制作方法解决上述问题。
发明内容
本发明提供一种局部实心化的玻璃微通道板制作方法,通过将工学并入加工流程中实现流程化,实现快速实心化,有效提升效率,降低成本。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是:
一种局部实心化的玻璃微通道板制作方法,包括以下步骤:
S1,光纤制备:制作玻璃棒料,玻璃棒料拉丝制成光纤,并将光纤进行排布;
S2,玻璃板成型:将排布好的光纤压制成型,并进行裁切,对裁切好的玻璃板进行抛光处理;S3,玻璃板镀膜:在玻璃板的表面上镀膜,镀膜完成后将玻璃板上指定区域的薄膜切除;
S4,玻璃板酸洗:将玻璃板进行酸洗腐蚀形成微通道板。
进一步地,步骤S3,玻璃板镀膜时采用真空镀膜,在玻璃板表面形成厚度大于1微米的薄膜,所述薄膜为派瑞林薄膜。
进一步地,步骤S3,薄膜切除时采用激光切除,具体步骤如下:
确定玻璃板芯料范围,使用红外激光沿芯料边缘进行切割,切割完成后将芯料范围内的薄膜揭除。
进一步地,激光切除时激光功率通过如下公式进行确定;
J薄膜=m薄膜×c薄膜×ΔT薄膜=ρ薄膜×h薄膜×v×t×b×c薄膜×ΔT薄膜
J玻璃=m玻璃×c玻璃×ΔT玻璃=ρ玻璃×h玻璃×v×t×b×c玻璃×ΔT玻璃
其中,m为材料质量,c为材料的比热容;
ρ为材料密度,h为材料厚度,v为激光行进速度,时间为t,b是激光的光斑直径。
进一步地,步骤S4,将指定区域薄膜切除后的玻璃板浸入腐蚀溶液中将光纤的芯料腐蚀去除。
本发明有益效果如下:
本发明在微通道板制作加工流程中增设镀膜和切除工序,实现了在制作工艺中进行局部实心化的流程,避免后后续单独进行实心化操作导致的问题,并且能够有效保证微通道板的成品质量和良品率。
附图说明
图1为本发明的制作方法流程示意图。
具体实施方式
下面将结合说明书附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在本专利的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本专利和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本专利的限制。
如图1所示,一种局部实心化的玻璃微通道板制作方法,包括以下步骤:
S1,光纤制备:制作玻璃棒料,玻璃棒料拉丝制成光纤,并将光纤进行排布成阵列;
S2,玻璃板成型:将排布好的光纤压制成型形成屏段,对屏段进行裁切成指定尺寸,将裁切好的玻璃板进行抛光处理;
S3,玻璃板镀膜:在玻璃板的表面上镀膜,镀膜完成后将玻璃板上指定区域内的薄膜切除;
S4,玻璃板酸洗:将玻璃板进行酸洗腐蚀形成微通道板。
本发明在玻璃微通道板制作加工流程中增设镀膜和切除操作,实现了在加工过程中批量实现玻璃微通道板局部实心化的操作,有效避免了现有技术中导致的玻璃微通道板质量下降以及加工工艺操作难度大、效率低的缺点。
本发明通过在玻璃微通道板的外表面上镀膜,镀膜能够隔绝腐蚀液对芯料的腐蚀,在将需要腐蚀区域的镀膜去除后,腐蚀液能够去除非实心化区域中的光纤内的芯料,进而实现快速实心化,既保证了实心化区域的质量一致性,也进一步提升了非实心化区域芯料去除的效率,并且能够并入玻璃微通道板的制备工艺中,保证产品质量的一致性和作业效率。
进一步地,步骤S3,玻璃板镀膜时采用真空镀膜,在玻璃板表面形成厚度大于1微米的薄膜。
优选的,所述薄膜为派瑞林薄膜。
镀膜时需要对玻璃微通道板的外表面进行整体镀膜,无法进行限定区域镀膜,因此镀膜后需要将指定区域的镀膜去除,使得指定区域内的光纤芯料与腐蚀液直接接触后将芯料腐蚀去除形成微通道。由于去除芯料时需要长时间浸泡在腐蚀液中,因此镀膜切面需要保持稳定来避免腐蚀液进入非指定区域腐蚀芯料,导致镀膜的切除要求较高,无法采用接触式切膜操作,本发明采用非接触式激光切膜。
进一步地,步骤S3,薄膜切除时采用激光切除,具体步骤如下:
确定玻璃板芯料范围,使用红外激光沿芯料边缘进行切割,切割完成后将芯料范围内的薄膜揭除。
进一步地,镀膜材质为派瑞林薄膜,具有和玻璃相同的光学特性,对可见光及红外吸收率低,因此选用了红外激光切除。采用激光切除时需要严格控制激光功率,保证能够切除掉镀膜又不损伤玻璃,激光切除时激光功率通过如下公式进行确定;
J薄膜=m薄膜×c薄膜×ΔT薄膜=ρ薄膜×h薄膜×v×t×b×c薄膜×ΔT薄膜
J玻璃=m玻璃×c玻璃×ΔT玻璃=ρ玻璃×h玻璃×v×t×b×c玻璃×ΔT玻璃
其中,m为材料质量,c为材料的比热容;
ρ为材料密度,h为材料厚度,v为激光行进速度,时间为t,b是激光的光斑直径。
优选的,玻璃板表面镀膜的熔点为350℃,玻璃熔点650℃。将上述参数代入公式中计算激光功率范围,保证能够切除镀膜而不影响玻璃。
进一步地,步骤S4,将指定区域薄膜切除后的玻璃板浸入腐蚀溶液中将光纤的芯料腐蚀去除。
对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内,不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (3)

1.一种局部实心化的玻璃微通道板制作方法,其特征是,包括以下步骤:
S1,光纤制备:制作玻璃棒料,玻璃棒料拉丝制成光纤,并将光纤进行排布;
S2,玻璃板成型:将排布好的光纤压制成型,并进行裁切,对裁切好的玻璃板进行抛光处理;
S3,玻璃板镀膜:在玻璃板的表面上镀膜,镀膜完成后将玻璃板上指定区域的薄膜切除;
S4,玻璃板酸洗:将玻璃板进行酸洗腐蚀形成微通道板;
步骤S3,薄膜切除时采用激光切除,具体步骤如下:
确定玻璃板芯料范围,使用红外激光沿芯料边缘进行切割,切割完成后将芯料范围内的薄膜揭除;
激光切除时激光功率通过如下公式进行确定;
J薄膜=m薄膜×c薄膜×ΔT薄膜=ρ薄膜×h薄膜×v×t×b×c薄膜×ΔT薄膜
J玻璃=m玻璃×c玻璃×ΔT玻璃=ρ玻璃×h玻璃×v×t×b×c玻璃×ΔT玻璃
其中,m为材料质量,c为材料的比热容;
ρ为材料密度,h为材料厚度,v为激光行进速度,时间为t,b是激光的光斑直径。
2.根据权利要求1所述的一种局部实心化的玻璃微通道板制作方法,其特征是:步骤S3,玻璃板镀膜时采用真空镀膜,在玻璃板表面形成厚度大于1微米的薄膜,所述薄膜为派瑞林薄膜。
3.根据权利要求1所述的一种局部实心化的玻璃微通道板制作方法,其特征是:步骤S4,将指定区域薄膜切除后的玻璃板浸入腐蚀溶液中将光纤的芯料腐蚀去除。
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