CN1202536A - 微通道板防离子反馈膜的制作方法 - Google Patents
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Abstract
一种微通道板防离子反馈膜的制作方法,本发明采用先涂覆有机膜,再用离子溅射镀防离子反馈膜,经焙烧后将有机膜分解,则留下一层防离子反馈薄膜;其不仅能够防止离子反馈、延长器件使用寿命,改善成像质量,且具有方法简单、容易掌握、成本低的优点;其适用于各种真空器件中需要防离子反馈膜的制作。
Description
本发明属于微通道板表面真空镀膜方法的改进，涉及光电技术领域。
作为电子倍增器件的微通道板(MCP)通常工作在真空状态下，由于其内不可避免地存在有少量的残余气体分子，这些分子多数存在于通道内，很容易被高速运动、且电荷密度很大的二次电子碰撞而电离，所产生的正离子在电场作用下向通道板的输入端运动，在运动过程中会因为碰撞通道内壁又产生新的二次电子，这些新生的二次电子还会重复倍增过程，破坏了器件的线性关系；这些正离子还会直接轰击光电阴极，产生附加光电流，不仅影响线性关系，而且会缩短光电阴极的使用寿命。对于第三代像增强器来说，由于使用了负电子亲和势(NEA)光电阴极，离子反馈更是致命的问题，因为离子轰击和表面吸附会改变光电阴极表面的能带结构，使其灵敏度急剧下降，大大缩短了使用寿命。所以微通道板的防离子反馈研究愈来愈被人们重视。
解决上述问题现采用的方法有，提高器件的真空度，以减少残余气体分子的数目，而完全消除气体分子是不可能的；另一种方法是使用倾斜或弯曲通道的微通道板，使正离子在没有被加速之前就近碰撞通道壁，降低二次电子的产生量，由于这种微通道板的制作非常复杂，且技术难度大，所以很少有人使用这种方法。最近有国外文献报导，在微通道板的输入端面设置一层Al2O3或SiO2薄膜，能够有效地防止正离子反馈到光电阴极面上，但至今未见有其制作方法的报导。由于这层薄膜的允许厚度仅为几十埃，其制作难度相当大，按常规方法直接镀膜，则会形成不连续膜，若采用用镀铝后氧化形成Al2O3薄膜，铝原子则会直接进入MCP通道，在其表面就不能形成很薄的连续防护膜，所以，讫今也未见有其制作方法的公开报导。
本发明的目的在于，提出一种微通道板输入端面防离子反馈膜的制作方法，不仅使得微通道板在电真空器件中能够防止离子反馈，延长器件使用寿命、改善成像质量，并且该方法具有制作简单、容易掌握的优点。
本发明技术方案的实现是建立在非晶态成膜理论基础上，其采用有离子溅射制膜技术和有机膜涂覆及焙烧的方法，其特征在于，在微通道板的输入端面先涂覆一层有机膜，再采用离子溅射制膜技术在其上制作防离子反馈薄膜，经焙烧将有机膜分解，则保留下均匀、致密、牢固的防离子反馈薄膜；其中离子溅射制膜的条件为，使微通道板处于液氮低温，在惰性气体的真空条件下，以制膜材料为靶面进行离子溅射制膜。
由上述可以看出，本发明所采用的离子溅射制膜、有机膜涂覆及焙烧的方法在光学器件镀膜行业均属于已有技术，但本发明在制作防离子反馈膜前先涂覆有机膜，起支撑作用使溅射离子能够形成连续薄膜，再经焙烧使有机膜被分解成气体脱离微通道板，实现了本发明的目的。根据非晶态理论，形成非晶态的原子或分子的温度应在瞬时变化大于105，或其能量在瞬间应有数千倍的变化，以保证呈汽态的原子或分子在衬底上立即释放出能量而无法作横向迁移。为了在MCP表面形成非晶态，原子或分子在到达MCP表面前应有足够的能量，在与表面接触时能立即处于尽可能低的能态。所以本发明采用了离子溅射法产生原子或分子，其能量可达数千电子伏特，利用液态氮降低MCP的温度，当具有高能量的原子或分子到达MCP表面时，会在瞬间释放出大量的能量与MCP达到热平衡，处于平衡下的原子或分子仅有很低的能量，因此满足了形成非晶态的条件。本发明不仅适用于微通道板的防离子反馈膜制作，还可用于其他电真空器件的防离子反馈膜的制作。其具有制作简单、容易掌握、成本低的优点。
附图1为本发明溅射镀铝时间与薄膜厚度的关系曲线图；附图2为微通道板输入端面有无Al2O3薄膜的对比照片，其中左半侧为有Al2O3薄膜，右半侧为无薄膜；附图3为微通道板有无Al2O3薄膜输出图像的对比照片，左半侧为有Al2O3薄膜，右半侧为无薄膜。
以下结合附图详细说明本发明的实施方案和效果。
本发明的技术方案中Al2O3薄膜制作的具体实施方法为，①涂覆有机膜；采用硝化棉、磷酸三丁脂、醋酸丁脂和乙醇配制的有机膜制剂，(此为荧光屏制作中常用的有机膜制剂和涂覆方法，当然也可以选择其他的有机膜制剂)，把微通道板输入面朝上置于盛有水的容器内，在水面上滴一滴有机膜制剂，其在水面扩散形成薄膜，再将水从底部放出，薄膜将随水面沉降在MCP的输入面上，经干燥脱水后就形成一层均匀、透明、牢固的有机薄膜；②直流溅射：使微通道板处于液氮低温。在惰性气体(氮或氩)压强为6×10-3乇的环境中，以纯铝为靶面，用3KV电压和50mA直流进行溅射镀膜，其溅射时间与薄膜厚度的关系曲线如附图1所示；③氧化：溅射镀膜完成后，在镀膜面的环境中充入氧气或直接暴露于大气，铝膜迅速氧化，形成结构致密、硬度很高的Al2O3薄膜；④焙烧：将制好膜的微通道板置于真空炉中升温至350-400℃，恒温0.5-1小时，有机膜被分解成气体脱离MCP，在微通道板输入面只保留有Al2O3薄膜。附图2即为电子显微镜在微通道板输入端面拍摄的照片，它直观地反映了有无Al2O3薄膜的情形。
发明人按本发明在一块微通道板输入面的半个园上制作厚度为80埃的Al2O3薄膜，该MCP的参数为增益9×103(900V)、体电阻3.6×108Ω、暗电流2.1×10-12A/cm2，用该MCP制作了一只双近贴像增强器，由此可在相同条件下对薄膜产生的影响进行比较；结果表明，Al2O3薄膜牺牲了增强器40％的光增益，但提高和改善了信噪比、对比度和暗背景，其中信噪比提高58％，对比度提高19％，暗背景下降67％，明显改善了增强器的成像质量。附图3为该增强器输出图像的照片，可以看出有无Al2O3薄膜的输出图像对比情况。而Al2O3薄膜对于延长器件的使用寿命则是明显的。
本发明技术方案中SiO2薄膜制作的具体方案为，①涂覆有机膜：(与上例相同)；②交流溅射：(条件与上例相同)，以纯SiO2为靶面，用4KV电压和100mA交流进行溅射镀膜，其溅射时间与膜厚关系与附图1相似；③焙烧：(与上例相同)。按此能在MCP输入面上制成SiO2薄膜。
Claims (3)
1.一种微通道板防离子反馈膜的制作方法，采用有离子溅射制膜技术和有机膜涂覆及焙烧方法，其特征在于，在微通道板的输入端面先涂覆一层有机膜，再采用离子溅射制膜技术在其上制作防离子反馈薄膜，经焙烧将有机膜分解，则保留下均匀、致密、牢固的防离子反馈薄膜；其中离子溅射制膜条件为，使微通道板处于液氮低温，在惰性气体的真空条件下，以制膜材料为靶面进行离子溅射制膜。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，防离子反馈膜为Al2O3的制膜过程为，涂覆有机膜、直流溅射制铝膜，铝膜氧化、焙烧分解有机膜。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，防离子反馈膜为SiO2的制膜过程为，涂覆有机膜、交流溅射制SiO2薄膜、焙烧分解有机膜。
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| CN101150030B (zh) * | 2007-08-13 | 2011-06-22 | 深圳大学 | 一种制作硅微通道板二次电子发射层的方法 |
| CN108281344A (zh) * | 2017-12-21 | 2018-07-13 | 中国建筑材料科学研究总院有限公司 | 一种高探测效率、低噪声微通道板及其制备方法 |
| CN111613500A (zh) * | 2020-06-03 | 2020-09-01 | 鲁东大学 | 一种微通道板的三氧化二铝防离子反馈膜的制备方法 |
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| CN111613500B (zh) * | 2020-06-03 | 2023-03-31 | 鲁东大学 | 一种微通道板的三氧化二铝防离子反馈膜的制备方法 |
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