CN117800590A - 玻璃组合物，中子敏感微通道板及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种玻璃组合物，中子敏感微通道板及其制备方法和应用。以氧化物质量百分含量计，该玻璃组合物包括23～27％SiO2；30～35％10B2O3；1～3％Al2O3；25～35％PbO；5～10％Bi2O3；2～8％Na2O；1～3％K2O；1～3％BaO；0～4％TiO2。本发明所要解决的技术问题是如何使微通道板具备中子敏感的特性，且具有高探测效率(中子探测效率≥40％)和高n/γ甄别率(n/γ≥400)，从而更加适于实用。
Description
技术领域
本发明涉及中子成像技术领域，尤其涉及一种玻璃组合物，中子敏感微通道板及其制备方法和应用。
背景技术
中子束穿过物体时会发生衰减，当中子入射到物质后，与物质中的原子核相互作用，导致透射后的中子强度及其分布发生变化，因此，可以利用中子成像技术呈现出物质的微观结构信息。中子敏感微通道板因其具有高的探测效率和位置分辨以及优异的时间分辨能力，成为中子成像谱仪探测器的优先选择。
现有技术中，中子敏感微通道板通常是通过在材料中掺B和Gd来提升对中子的探测效率。但是，B和Gd在材料中的掺杂量范围受限制。B和Gd在材料中的掺杂量较小时，其对于中子探测效率的改善较小，难以满足科技发展的需求；而B和Gd在材料中的掺杂量较大时具有以下缺陷：实验表明，Gd的较多添加可能导致成像的重影，造成对空间分辨率的影响，增加了噪声，降低了中子成像探测的质量；而B的较多添加可能，例如，一旦B元素掺杂量超过20mole％，则由于含硼玻璃的结构稳定性和化学稳定性较差，导致其无法用于制备微通道板。
基于以上背景，现有技术的中子敏感微通道板的n/γ甄别率及探测效率较低。
发明内容
本发明的主要目的在于，提供一种玻璃组合物，中子敏感微通道板及其制备方法和应用，所要解决的技术问题是如何使微通道板具备中子敏感的特性，且，具有高探测效率(中子探测效率≥40％)和高n/γ甄别率(n/γ≥400)，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玻璃组合物，以氧化物质量百分含量计，其包括：
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，前述的玻璃组合物，其玻璃化转变温度Tg≥480℃，软化温度Tf≥520℃；在20～300℃的热膨胀系数为(75～85)×10-7/℃；在500～1100℃无析晶及分相；于60℃在1M的盐酸溶液中酸溶速率为(0.15～0.35)mg/(cm2×min)。
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中子敏感微通道板的制备方法，其包括以下步骤：
S1根据前述的玻璃组合物配料，得到第一混合物；将所述第一混合物熔制澄清，成型，得到皮玻璃管；所述皮玻璃管的外径≤10mm；按芯玻璃的配方配制第二混合物；将所述第二混合物熔制澄清，成型，得到芯玻璃棒；所述芯玻璃棒的直径≤9mm；
S2将所述皮玻璃管与所述芯玻璃棒嵌套得到单丝；将单丝排列为玻璃棒管束后拉制为复丝；复丝排列后熔压为板段；对所述板段进行酸液腐蚀，氢还原，镀电极，得到中子敏感微通道板。
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，前述的制备方法，其中所述第一混合物硼元素的原料为同位素硼酸，天然丰度为19.9％。
优选的，前述的制备方法，其中以氧化物质量百分含量计，所述芯玻璃包括：
所述芯玻璃的玻璃化转变温度Tg≥620℃，软化温度Tf≥650℃；在20～300℃的热膨胀系数为(88～98)×10-7/℃；在500～1100℃无析晶及分相；于60℃在1M的盐酸溶液中酸溶速率为(45～55)mg/(cm2×min)。
优选的，前述的制备方法，其中所述拉制的温度为750～760℃；所述玻璃棒管束的下料速度为0.004～0.005m/min。
优选的，前述的制备方法，其中所述酸液腐蚀是将所述板段置于30～40℃的0.9～1.1M的盐酸溶液中去除所述芯玻璃。
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中子敏感微通道板，其材质为前述的玻璃组合物；其中子探测效率≥40％，n/γ甄别率≥400。
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，前述的中子敏感微通道板，其是由前述的制备方法制备的。
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根据前述的中子敏感微通道板在中子成像领域的应用。
借由上述技术方案，本发明提出的一种玻璃组合物，中子敏感微通道板及其制备方法和应用至少具有下列优点：
现有的中子敏感微通道板中子探测效率较低以及n/γ甄别率较低，其主要是因为玻璃析晶及分相问题导致的皮玻璃10B掺杂含量不高。本发明提出的玻璃组合物，中子敏感微通道板及其制备方法和应用，其通过优化设计作为皮玻璃管的玻璃组合物配方，通过提高同位素10B的含量至30～35％，并通过优化调整其他组分的比例，使其具有良好的结构稳定性和化学稳定性，从而使其能够成功用于作为中子敏感的微通道板的皮玻璃管使用；进一步的，本发明通过提高芯玻璃棒组合物中BaO的含量，制得了一种与上述皮玻璃管玻璃组合物性能匹配的高酸溶速率的芯玻璃棒组合物；进一步的，本发明通过优化设计中子敏感微通道板的单丝、复丝拉制工艺，通过采用较细的皮玻璃管及相匹配的芯玻璃棒进行嵌套，并将嵌套后的芯皮玻璃棒管组合捆扎在一起形成玻璃棒管束后再进行拉制，该纤维丝拉制工艺能够较好地克服常规高掺杂硼的皮玻璃进行单丝、复丝拉制过程中易于出现分相现象的问题；进一步的，本发明通过对板段的酸液腐蚀工艺进行优化设计，采用了低浓度、低温快速酸腐蚀工艺来完成对微通道板的通孔操作，解决了高硼同位素掺杂的皮玻璃制备的微通道板可能存在的酸腐蚀工艺过程中发生骨架被破坏的问题；由上所述可见，本发明通过优化设计皮玻璃管的配方较好地改善了微通道板的中子敏感性；进一步通过芯玻璃棒的配方进行性能匹配，以及纤维丝的拉制工艺和酸液腐蚀工艺，使得由本发明技术方案制备的中子敏感微通道板性能极大改善，其中子探测效率≥40％，以及n/γ甄别率≥400。
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一种玻璃组合物，中子敏感微通道板及其制备方法和应用，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。
中子敏感微通道板通常是通过在材料中掺杂B和Gd元素来提升其对中子的探测效率。但是，申请人发现，Gd核素与中子发生核反应会产生γ光子，如下式所示：
155Gd+1n→155Gd+γ+conversion electrons(7.9MeV)
157Gd+1n→157Gd+γ+conversion electrons(8.5MeV)
产生的次生γ光子和内转换电子具有高能量，因而在微通道板基体中具有更长的路径，内转换电子的能量主要在29～181kev之间，其在微通道板玻璃中最大可能的范围是14～15μm，对于孔径在10～12μm的微通道板，这意味着中子事件引发的电子雪崩可能在2～3个通道内。但由于微通道板无法有效阻止反应的另一个产物高能量的γ光子穿过多个通道，并随后被微通道板所探测，有可能导致成像的重影，造成对空间分辨率的影响，增加了噪声，降低了中子成像探测的质量。
而B核素与中子发生核反应则不会产生γ光子，如下式所示：
10B+1n→(6.1％)7Li+4He+2.78MeV
10B+1n→(93.9％)7Li+4He+2.30MeV。
通过上述申请人发现可见，在微通道板材料中掺杂Gd会产生大量(n，γ)，导致微通道板的空间分辨率降低，而噪声明显增加，并且Gd2O3是网络外体氧化物，掺杂量过大会导致成玻性能降低。因此，申请人提出：为了提高中子敏感微通道板的分辨率，应尽量少掺杂或不掺杂Gd核素，而应提高10B的掺杂含量，本发明的技术方案正是基于此发明构思而形成。
本发明提出一种玻璃组合物，以氧化物质量百分含量计，其包括SiO223～27％；10B2O3 30～35％；Al2O3 1～3％；PbO 25～35％；Bi2O3 5～10％；Na2O 2～8％；K2O 1～3％；BaO 1～3％；TiO2 0～4％。
上述技术方案中，通过对玻璃组分中原料的种类以及配比进行优化，使其一方面包括了较高含量的同位素硼元素10B(30～35％)，由于10B对0.025eV中子俘获截面为3837b，具有较好的中子敏感性，因此，使用本发明的玻璃组合物制成微通道板，其较高含量的10B有利于提高微通道板的中子探测效率；另一方面，通过配方组分的原料种类和配比优化，提高了玻璃组合物的结构稳定性和化学稳定性，使得即使玻璃组合物中包含了较高含量的10B，也能将该玻璃组合物成功地制备成微通道板，从而得到一种中子敏感微通道板。
本发明提出的玻璃组合物可以用于制备中子敏感微通道板，最终作为中子敏感微通道板的主体材料而存在。其中：
SiO2是玻璃形成体氧化物，是玻璃结构的基本骨架，是微通道板皮玻璃的骨架成分，本发明优选将其含量限定为23～27wt％，以维持玻璃的强度性能及化学稳定性、玻璃粘度及热学膨胀系数等性能；如果其含量低于23wt％则会导致玻璃的化学稳定性变差，而如果含量高于27wt％则会导致玻璃的粘度增大以及膨胀系数过低，导致其无法与芯玻璃相互匹配。
B2O3是玻璃形成体氧化物，含有中子敏感核素10B，有利于中子的吸收，是掺杂含量的主体成分，本发明优选将其含量限定为30～35wt％；如果其含量超过35％后，则玻璃中会含有大量的[BO3]平面结构，不利于玻璃的化学稳定性，同时也会导致玻璃粘度显著降低，恶化了与微通道板芯玻璃的适配性，而低于30％的硼含量则导致最终制得的微通道板对中子的探测效率变差，与现有的中子敏感微通道性能差异不明显。
Al2O3为玻璃结构调节性氧化物，其含量的高低影响玻璃的热膨胀系数和化学稳定性；如果含量高于3％会导致显著增加玻璃熔制温度，造成熔制困难；而如果含量低于1％会导致玻璃的化学稳定性和热学稳定性降低。
PbO与Bi2O3为微通道板皮玻璃中调节玻璃还原后电阻的主要氧化物成分，在玻璃体系中，保证其在相应的范围可以保证微通道板的电性能，改善料性；但是，在中子敏感微通道板中，当其超过相应的范围则可能会导致其对γ射线产生明显吸收，增加噪声，导致n/γ比降低；而如果含量低于此范围会导致电阻过高，均不能满足微通道板对电阻性能的要求。
Na2O和K2O是玻璃的网络外体氧化物，碱金属离子在玻璃体中易于扩散有利于降低其粘度并有利于熔制的均一性，是良好的助熔剂，Na2O的掺杂含量限定为2～8％，K2O的掺杂含量限定为1～3％；如果含量低于此含量则会导致微通道板皮玻璃难熔，而如果含量高于此范围，则由于Na离子半径过小，在微通道板孔道内部容易散失而导致显著增加微通道板噪声，而K离子具有放射性同位素40K，会释放γ射线从而导致最终制成的微通道板n/γ降低。
BaO是玻璃网络外体氧化物，也是玻璃的助溶剂，在玻璃中添加1～3％的BaO可以提高玻璃成型的料性，有利于玻璃的成型操作和热学加工性能，但如果含量超过此含量后，玻璃的化学稳定性变差，导致在酸腐蚀工艺流程中骨容易受到破坏，而低于此含量料性变差，不利于玻璃的成型操作。
TiO2为可选择的玻璃结构调节性氧化物，其含量的高低会影响玻璃的热学稳定性和化学稳定性，也可以改善料性，但加入过多会增加玻璃的熔制难度。
上述技术方案中的玻璃组合物，其玻璃化转变温度Tg≥480℃，软化温度Tf≥520℃，在20～300℃的热膨胀系数为(75～85)×10-7/℃，在500～1100℃无析晶及分相，于60℃在1M的盐酸溶液中酸溶速率为(0.15～0.35)mg/(cm2×min)。
本发明还提出一种中子敏感微通道板，其具有非常优异的中子探测性能，其中子探测效率≥40％，n/γ甄别率≥400；该中子敏感微通道板的材料正是采用本发明上述技术方案中提出的玻璃组合物。
本发明还提出一种中子敏感微通道板的制备方法，其包括以下步骤：
首先是根据前述的玻璃组合物配比进行配料，得到第一混合物；配料时，各元素对应的原料优选为石英砂、同位素硼酸、红丹、氧化铋、硝酸钡或碳酸钡、氢氧化铝、碳酸钾、碳酸钠、二氧化钛，将其换算为氧化物含量后进行配料。然后，将第一混合物于1300～1450℃的条件下将其熔制澄清；为了保证玻璃液熔化质量，以确保玻璃成型后的最终产品质量，本发明技术方案中优选向第一混合物中添加0.5～2％ Sb2O3和/或As2O3作为玻璃澄清剂；再于1100～1200℃的条件下将其成型操作，将其拉制为皮玻璃管。
同步的，根据芯玻璃的配方配制第二混合物；以氧化物质量百分含量计，芯玻璃的配方优选为SiO2 10～15％；B2O3 15～20％；La2O3 10～15％；BaO 50～60％；ZnO 0～3％；Al2O3 1～2％；Y2O3 0～2％；配料时，各元素对应的原料优选为石英砂、硼酸、硝酸钡或碳酸钡、氧化镧、氢氧化铝、氧化锌、氧化钇，将其换算为氧化物含量后进行配料。然后是将第二混合物于1350～1500℃的条件下将其熔制澄清，再于1150～1250℃的条件下将其成型操作，将其拉制为芯玻璃棒。
其次是将皮玻璃管与芯玻璃棒嵌套得到单丝；将单丝排列为玻璃棒管束后拉制为复丝；复丝排列后熔压为毛坯；再将上述得到的毛坯经切片、精雕、研磨抛光等工序，得到板段。该步骤中皮管与芯棒的嵌套、熔压、切片、精雕、研磨抛光等未详细展开说明的步骤均采用本技术领域惯用的技术手段进行操作，本申请中不再赘述。
最后是对板段进行酸液腐蚀，氢还原，镀电极，得到中子敏感微通道板。该步骤中氢还原，镀电极等未详细展开说明的步骤均采用本技术领域惯用的技术手段进行操作，本申请中不再赘述。
本发明之所以能够获得中子探测效率≥40％，n/γ甄别率≥400的中子敏感微通道板，其关键点在于皮玻璃管的玻璃组合物的原料选择及配比优化设计，使其中既包含了高达30～35wt％的同位素硼10B，具有较好的中子敏感性，又通过其他组分的配合使其在高硼含量的条件下仍具有较好的化学稳定性和结构稳定性，使其能够成功地用于制备微通道板。
进一步的，本发明优选通过芯玻璃棒的配方优化设计进一步提高了中子敏感微通道板的性能；本发明的芯玻璃棒中包含较高含量的Ba元素，以及优化设计了芯玻璃的原料种类及配比，其是专门为了匹配本发明中作为皮玻璃管的玻璃组合物进行优化设计的配方，从而使得皮玻璃管与芯玻璃棒的性能匹配。芯玻璃棒的配方组成具体说明如下：
芯玻璃棒所用的玻璃组合物中包含SiO2，B2O3，La2O3，BaO，ZnO，Al2O3，Y2O3。其中：
SiO2是玻璃形成体氧化物，是玻璃结构的基本骨架，是微通道板芯玻璃的骨架成分，本发明将其含量限定为10～15wt％，以维持玻璃的强度性能及化学稳定性、玻璃粘度及热学膨胀系数等性能；如果含量低于10wt％会导致成玻性能变差，无法熔成玻璃；而如果含量高于15wt％则会导致化学稳定性变高，从而无法在酸腐蚀工艺过程中将芯玻璃去除。
B2O3是玻璃形成体氧化物，本发明将其含量限定为15～20wt％。如果含量超过20％后，玻璃容易有分相的倾向；而如果含量低于15％则不利于酸腐蚀工艺过程。
La2O3和BaO均为调节玻璃酸腐蚀速率的调节性氧化物，在中子敏感微通道板中，将La2O3的含量限定为10～15份。如果含量过低则不利于酸腐蚀工艺，而如果含量过高则造成熔制困难及玻璃成型困难。将BaO的含量限定为50～60份，以确保BaO的含量在50％以上，有利于显著增加酸腐蚀速率，且与皮玻璃适配；而如果含量高于60％，则可能会显著增加其分相可能性，不利于形成玻璃。
Al2O3为玻璃结构调节性氧化物，其含量的高低影响玻璃的热膨胀系数和化学稳定性，如果含量高于2％会导致显著增加玻璃熔制温度，造成熔制困难，低于1％会导致玻璃的化学稳定性和热学稳定性降低。
ZnO和Y2O3为可选择的玻璃结构调节性氧化物，其含量的高低会影响玻璃的热学稳定性和化学稳定性，也可以改善料性，但加入过多会导致酸腐蚀速率降低，不利于芯玻璃的去除。
上述技术方案中的芯玻璃棒的玻璃，其玻璃化转变温度Tg≥620℃，软化温度Tf≥650℃；在20～300℃的热膨胀系数为(88～98)×10-7/℃；在500～1100℃无析晶及分相；于60℃在1M的盐酸溶液中酸溶速率为(45～55)mg/(cm2×min)。
进一步的，本发明优选通过玻璃棒管的拉制工艺优化设计进一步提高了中子敏感微通道板的性能；本发明优选皮玻璃管的外径≤10mm，芯玻璃棒的直径≤9mm；通过采用较细的皮玻璃管及相匹配的芯玻璃棒，并将多套匹配的芯皮玻璃棒管组合捆扎在一起形成玻璃棒管束，再进行玻璃纤维丝的拉制，克服了常规高掺杂硼的皮玻璃进行单丝、复丝拉制过程中易于出现分相现象的问题。
进一步的，本发明优化设计拉制过程中控制拉制温度为750～760℃，有效地将本发明的玻璃组合物加工成微通道板。如果拉制温度高于760℃，则可能会导致玻璃的分相产生，给纤维丝的拉制造成困难；而如果低于750℃，则可能难以使玻璃软化，也不利于玻璃纤维的拉制。
进一步的，本发明优化设计玻璃棒管束的下料速度设定为0.004～0.005m/min；如果下料速度高于此范围，可能会导致玻璃熔化不及时，无法控制纤维丝的尺寸；而如果下料速度低于此速度则可能会导致分相问题产生。
进一步的，本发明优选通过对板段的酸液腐蚀进行优化设计进一步提高了中子敏感微通道板的性能；常规高掺杂硼的皮玻璃进行酸腐蚀工艺过程中，易于出现骨架被破坏。为避免此现象，本发明采用酸腐蚀速率更高的芯玻璃与其匹配，在酸腐蚀工艺中，操作温度控制在30～40℃，超过此温度范围容易导致皮玻璃骨架被破坏，而低于此温度范围则会同时导致芯玻璃难以被除去，导致酸腐蚀时间变长，也不利于保持皮玻璃骨架完好。
进一步的，酸溶液选择浓度为0.9～1.1M的盐酸溶液，低于此浓度也不利于芯玻璃的去除，高于此浓度也会导致皮玻璃骨架被破坏。酸腐蚀时间控制在2～3min，低于此时间不利于芯玻璃的完全去除，而高于此时间容易造成皮玻璃骨架的破坏。为保证皮玻璃骨架完好，且使得芯玻璃完全除去，本发明采用了低浓度、低温快速酸腐蚀工艺来完成对微通道板的通孔操作。
本发明还提出一种根据前述的中子敏感微通道板在中子成像领域的应用。
下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不能理解为是对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员根据上述本发明的内容对本发明作出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
若无特殊说明，以下所涉及的材料、试剂等均为本领域技术人员熟知的市售商品；若无特殊说明，所述方法均为本领域公知的方法。除非另外定义，所使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内的普通技术人员所理解的通常意义。
下面的具体实施例和对比例中，为了说明方便，将芯玻璃棒的玻璃组分固定，但并不形成对芯玻璃棒的玻璃组分的限定。以氧化物质量百分比计，芯玻璃棒的玻璃组分为：SiO2 10％，B2O3 15％，La2O3 10％，BaO 60％，ZnO 2％，Al2O3 1％，Y2O3 2％，共计100％；其玻璃化转变温度Tg为635℃；软化温度Tf为667℃；在300℃的热膨胀系数为92×10-7/℃；在500～1100℃无析晶及分相；于60℃在1M的盐酸溶液中酸溶速率为52mg/(cm2×min)。
实施例1：
1)按表1所列的皮玻璃管的配方称量原料；所述的原料为石英砂、同位素硼酸、红丹、氧化铋、硝酸钡或碳酸钡、氢氧化铝、碳酸钾、碳酸钠、二氧化钛；称量完毕，将各种原料混合均匀，得到第一混合物。在上述第一混合物中加入第一混合物总重量0.5％的澄清剂Sb2O3，于1300℃的温度下进行熔制澄清，再于1100℃的温度下进行成型操作，拉制得到长度600mm，内径9mm，外径10mm的皮玻璃管。
2)按芯玻璃棒的配方SiO2 10％，B2O3 15％，La2O3 10％，BaO 60％，ZnO 2％，Al2O31％，Y2O3 2％称量原料；所述的原料为石英砂、硼酸、硝酸钡或碳酸钡、氧化镧、氢氧化铝、氧化锌、氧化钇；称量完毕，将各种原料混合均匀，得到第二混合物。于1350℃的温度下熔制澄清，再于1150℃的温度下进行成型操作，得到芯玻璃棒，其长度为550mm，直径为12mm。对得到的芯玻璃棒进行磨抛加工，得到长度为550mm，直径为8.5mm的芯玻璃棒。
3)将上述所得的皮玻璃管嵌套上述所得的芯玻璃棒得到棒管；每7套棒管捆扎成束进行单丝复丝拉制；拉丝温度控制在750℃，下料速度控制在0.005m/min。复丝规则排列后熔压成毛坯。
4)将上述所得到的毛坯经切片、精雕、研磨抛光得到板段。
5)将上述板段置于30℃，1M盐酸溶液中搅拌2min，取出清洗；再将其置于30℃，1M盐酸溶液中搅拌2min，取出清洗；共进行酸液腐蚀3次，使芯玻璃棒备酸液腐蚀去除。
6)最后再经过氢还原、镀电极，制得中子敏感微通道板。
按照本技术领域常规检测方法测试皮玻璃管的热膨胀系数，酸腐蚀速率，玻璃化转变温度Tg，软化温度Tf，抗析晶性能；以及测试中子敏感微通道板的中子探测效率，n/γ甄别率，体电阻(@800V)，结果如表1所示。
实施例2
步骤同实施例1；皮玻璃管的配比见表1所示；澄清剂为Sb2O3和As2O3，添加量各为第一混合物总重量的0.5％；皮玻璃管的熔制澄清温度为1450℃；皮玻璃管的成型温度为1200℃；芯玻璃棒的熔制澄清温度为1500℃；皮玻璃管的成型温度为1250℃；拉丝温度为760℃；下料速度为0.004m/min；酸液浓度为0.9M，温度为40℃。检验结果见表1所示。
实施例3
步骤同实施例1；皮玻璃管的配比见表1所示；澄清剂为As2O3，添加量为第一混合物总重量的2％；皮玻璃管的熔制澄清温度为1380℃；皮玻璃管的成型温度为1150℃；芯玻璃棒的熔制澄清温度为1420℃；皮玻璃管的成型温度为1200℃；拉丝温度为755℃；下料速度为0.0045m/min；酸液浓度为1.1M，温度为35℃。检验结果见表1所示。
实施例4
步骤同实施例1；皮玻璃管的配比见表1所示；检验结果见表1所示。
实施例5
步骤同实施例2；皮玻璃管的配比见表1所示；检验结果见表1所示。
实施例6
步骤同实施例3；皮玻璃管的配比见表1所示；检验结果见表1所示。
对比例1
步骤同实施例1；皮玻璃管的配比见表1所示；检验结果见表1所示。
对比例2
步骤同实施例1；皮玻璃管的配比见表1所示；检验结果见表1所示。
对比例3
步骤同实施例1；皮玻璃管的配比见表1所示；检验结果见表1所示。
对比例4
步骤同实施例1；皮玻璃管的配比同实施例1；皮玻璃管的内径为30mm，外径为36mm；磨抛加工前芯玻璃棒的直径为33mm，磨抛加工后芯玻璃棒的直径为29.5mm；采用单套棒管进行纤维丝拉制；检验结果见表1所示。
表1
说明：A表示皮玻璃管在300℃时的热膨胀系数，单位为×10-7/℃；B表示皮玻璃管的酸腐蚀速率，单位为mg/(cm2×min)；C表示皮玻璃管的玻璃化转变温度Tg，单位为℃；D表示皮玻璃管的软化温度Tf，单位为℃；E表示抗析晶性能；F表示中子敏感微通道板的体电阻(@800V)，单位为MΩ；G表示中子敏感微通道板的中子探测效率，单位为％；H表示中子敏感微通道板的n/γ甄别率。
由表1的测试数据可见，本发明制备的中子敏感微通道板的体电阻合适，中子探测效率较高(≥40％)及n/γ甄别率较高(≥400)的特点，具有优异的性能，如实施例1至实施例6所示。而对比例1中，同位素硼的含量低至20％时，由其制备的微通道板中子探测效率及n/γ甄别率降低，不满足使用需求；对比例2中，铅含量高达40％时，由其制备的微通道板的噪声增大，n/γ甄别率明显下降；对比例3中，同位素硼的含量高达40％时，皮玻璃管玻璃的抗析晶能力显著降低，给微通道板制备带来了相当大的困难，无法成功制备出相应的微通道板；对比例4中皮玻璃管的组分同实施例1，其区别仅仅在于皮玻璃管和芯玻璃棒的规格尺寸较粗，且拉制时未像实施例1一样将多根棒管捆扎成束后拉制，也即对比例4是采用常规的纤维丝制备工艺的方法进行拉制；结果表明，对比例4拉制的纤维丝丝径较差、产生析晶问题，导致其难以被成功制备成微通道板。
本发明权利要求和/或说明书中的技术特征可以进行组合，其组合方式不限于权利要求中通过引用关系得到的组合。通过权利要求和/或说明书中的技术特征进行组合得到的技术方案，也是本发明的保护范围。
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)
1.一种玻璃组合物，其特征在于，以氧化物质量百分含量计，其包括：
2.根据权利要求1所述的玻璃组合物，其特征在于，其玻璃化转变温度Tg≥480℃，软化温度Tf≥520℃；在20～300℃的热膨胀系数为(75～85)×10-7/℃；在500～1100℃无析晶及分相；于60℃在1M的盐酸溶液中酸溶速率为(0.15～0.35)mg/(cm2×min)。
3.一种中子敏感微通道板的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：
S1根据权利要求1或2所述的玻璃组合物配料，得到第一混合物；将所述第一混合物熔制澄清，成型，得到皮玻璃管；所述皮玻璃管的外径≤10mm；按芯玻璃的配方配制第二混合物；将所述第二混合物熔制澄清，成型，得到芯玻璃棒；所述芯玻璃棒的直径≤9mm；
S2将所述皮玻璃管与所述芯玻璃棒嵌套得到单丝；将单丝排列为玻璃棒管束后拉制为复丝；复丝排列后熔压为板段；对所述板段进行酸液腐蚀，氢还原，镀电极，得到中子敏感微通道板。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述第一混合物硼元素的原料为同位素硼酸，天然丰度为19.9％。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，以氧化物质量百分含量计，所述芯玻璃包括：
所述芯玻璃的玻璃化转变温度Tg≥620℃，软化温度Tf≥650℃；在20～300℃的热膨胀系数为(88～98)×10-7/℃；在500～1100℃无析晶及分相；于60℃在1M的盐酸溶液中酸溶速率为(45～55)mg/(cm2×min)。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述拉制的温度为750～760℃；所述玻璃棒管束的下料速度为0.004～0.005m/min。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述酸液腐蚀是将所述板段置于30～40℃的0.9～1.1M的盐酸溶液中去除所述芯玻璃。
8.一种中子敏感微通道板，其特征在于，其材质为权利要求1或2所述的玻璃组合物；其中子探测效率≥40％，n/γ甄别率≥400。
9.根据权利要求8所述的中子敏感微通道板，其特征在于，其是由权利要求3至7任一项所述的制备方法制备的。
10.一种根据权利要求8或9所述的中子敏感微通道板在中子成像领域的应用。
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