DE2325245C3 - Verfahren zum Herstellen einer Sekundarelektronen emittierenden Mikrokanalplatte - Google Patents

Description

Mikroplatten mit gekrümmten Kanälen sind z. B. aus der US-PS 34 61 332 bekannt. Die Krümmung der Kanäle verursacht eine Herabsetzung einerseits der Streuelektronenemission und der auf den bekannten, als Ionenrückkopplung bezeichneten Effekt zurückzuführenden Strahlungen und andererseits der Durchlässigkeit der Mikrokanäle für Streulicht.

Verfahren zum Herstellen von Mikrokanalplatten mit gekrümmten Kanälen sind in den französischen Patentanmeldungen 70 44 663 vom ll.Dez.1970 und 72 02 226 vom 24.Jan.1972 der Anmelderin beschrieben. In der Anmeldung 70 44 663 besteht das angewandte *$ Verfahren in der Bildung eines bestimmten Bündels von Mikrokanälen, das dann mit den beiden Enden in zwei Klammern festgeklemmt wird, von denen eine feststeht und die andere vertikal und horizontal verschiebbar ist oder eine Drehbewegung um die Achse des Bündels durchführen kann. Dann wird das Bündel zwischen den beiden Klammern bis auf die Erweichungstemperatur des Glases erhitzt. Aus dem verformten Teil des so erhaltenen Mikrokanalbündels wird die gewünschte gekrümmte Kanalplatte geschnitten. Ein Nachteil eines derartigen Verfahrens ist, daß eine verhältnismäßig große Materialmenge in Form eines Mikrokanalbündels erforderlich ist, von dem ein Teil nach dem Biegen und Schneiden verloren geht. Ein weiterer Teil dieses Verfahrens ist, daß die Krümmung der Kanäle in der erhaltenen Platte nicht überall die gleiche ist; dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, daß die Verformung in der Mitte des Bündels nicht die gleiche wie die am Umfang des Bündels ist.

Beim in der genannten französischen Patentanmel- ^ dung 72 02 226 beschriebenen Verfahren erfolgen die Behandlungen an einer vorgeformten Mikrokanalplatte. Folglich ist die Ausschußquote erheblich verringert. Die Kanalplatte wird einer mechanischen Vorspannung ausgesetzt, die schräg in bezug auf die Stirnflächen der Platte angreift Im Innern der Platte sind die zu den Stirnflächen parallelen Ebenen isotherme Ebenen, während wenigstens in einem Teil der Platte, längs der Normalen auf den Stirnflächen der Platte gemessen, die Temperaturverteilung ungleichmäßig ist, und zwar derart, daß das Glas in diesem Teil sich zwischen dem' plastischen und elastischen Zustand befindet.

Das Verfahren erfordert die Herstellung eines besonderen Halters zur Erzeugung der erwähnten mechanischen Vorspannung. Dieser Halter besteht z. B. aus einem Gesenk, das aus zwei Teilen aufgebaut ist, deren Form derjenigen der Kanalplatte entspricht, während zwischen ihnen ein gewisser Spielraum besteht, um sie in bezug aufeinander verschieben zu können. Eine Schwierigkeit bei diesem Verfahren ist die Erzielung der gleichen Krümmung in sämtlichen Mikrokanälen der Platte. Das Verfahren erfordert eine Einstellung der Geometrie der Seitenränder des Gesenkes, um zu verhindern, daß die Platte infolge einer Biegung der am Umfang liegenden Mikrokanäle unter der Einwirkung der mechanischen Vorspannung tonnenförmig vürformt wird. Der zur Erzeugung der mechanischen Vorspannung benutzte Halter kann auch aus zwei Einsatzstücken bestehen, die durch Schweißen je auf einer der Stirnflächen der Platte angebracht sind. Eine Schwierigkeit dabei ist, daß die mechanischen und thermischen Eigenschaften des für diese Einsatzstücke verwendeten Materials dem thermischen Zustand angepaßt sein müssen, in dem die mechanische Vorspannung aufgedrückt wird.

Die bei der Durchführung des Verfahrens auftretenden Schwierigkeiten finden ihre Ursache in der Tatsache, daß das Ausgangsmaterial bereits die Abmessungen einer Kanalplatte hat und daß somit einer Vielzahl von aneinander anschließenden Mikrokanälen eine bestimmte Krümmung erteilt werden muß. Infolgedessen ist es schwierig, sämtlichen Mikrokanälen die gleiche Krümmung zu erteilen. Der im Patentanspruch angegegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen einer Mikrokanalplatte zu schaffen, das einfacher auszuführen ist, sich besser für die Massenfertigung eignet und zu gleichmäßigeren Krümmungen der Mikrokanäle führt.

Mit dem Verfahren nach der Erfindung wird eine gleichmäßige Krümmung aller Mikrokanäle erreicht, wobei diese Kanäle einen beliebigen, z. B. kreisförmigen, quadratischen, rechteckigen oder vieleckigen Querschnitt haben können.

Im Falle eines rechteckigen, dreieckigen oder sechseckigen Querschnitts kann der Füllfaktor der Mikrokanäle einen Höchstwert aufweisen.

Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Schicht aus nebeneinander angeordneten Mikrokanälen (Einlagenschicht).

F i g. 2 eine Ausführungsform einer Spannbacke zur Einklemmung der Einlagenschicht während des Profiliervorganges bei dem Verfahren nach der Erfindung.

F i g. 3 eine Seitenansicht dieser Vorrichtung zur Profilierung einer derartigen Schicht unter der Einwirkung einer Druckkraft.

Fig.4 mehrere aufeinander gestapelte profilierte Einlagenschichten.

F i g. 5 schematisch das Verfahren nach der Erfindung bei der gleichzeitigen Profilierung mehrerer Einlagenschichten von Mikrokanälen.

Um die Zeichnung möglichst anschaulich zu machen, sind Lo den Figuren Mikrokanäle mit quadratischem Querschnitt dargestellt.

In F i g. 1 bezeichnet P eine Fläche, auf der identische Mikrokanäle 11 mit Querschnitten 12 nebeneinander zu einer Einlagenschicht 1 angeordnet sind. Jeder Mfkrokanal 1 kann durch einige zu einem kompakten Bündel vereinigte Kanäle mit ebenfalls quadratischem Querschnitt ersetzt werden.

Fig.2 zeigt eine Spannbacke 20, die z.B. aus nichtrostenden? Stahl besteht. Eine der Flächen dieser Backe weist ein Wellenmuster paralleler Streifen auf, die abwechselnd in einer von zwei Ebenen liegen. Die Streifen 21, 23 und 25 z. B. liegen in einer gemeinsamen Ebene, während die Streifen 22, 24 und 26 in einer is anderen gemeinsamen Ebene liegen. Die Verbindung zwischen zwei aufeinander folgenden, in verschiedenen Ebenen liegenden Streifen besteht aus einer schiefen Ebene, z. B. der Ebene 27, wobei unter Berücksichtigung der Symmetrie der Ebenen 27 in bezug auf die Streifen der Winkel zwischen jeder Ebene 27 und der Senkrechten aus den erwähnten Streifen der gleiche ist Das Wellenmuster kann jede beliebige Form haben, es muß lediglich das Muster der ersten Backe in das Muster der zweiten Backe eingreifen.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden die mit den Streifen versehenen Flächen der Spannbacken auf die in Fig.3 dargestellte Weise einander gegenüber angeordnet. Die Spannbacken 30 und 31 haben einen bestimmten Abstand voneinander, wobei die Streifen sämtlich parallel zueinander verlaufen und ineinander greifen können, wenn eine der Backen in einer Richtung quer zur Ebene der Streifen verschoben wird.

Zwischen die Backen wird eine Mikrokanalschicht nach F i g. 1 gelegt.

Unter der Einwirkung der Druckkraft C in einer Richtung quer zu den Außenflächen 32 und 38 der Backen 31 und 30 wird der Einlagenschicht 1 eine gewisse Verformung erteilt.

Der Zusammenpreßvorgang erfolgt vorzugsweise unter den nachstehenden Bedingungen:

— durch nicht dargestellte Heizmittel wird die Einlagenschicht 1 auf eine derartige Temperatur gebracht, daß sich ihr Material (Glas) in einem Zustand zwischen dem plastischen und dem elastischen Zustand befindet;— die Spannbacken bestehen aus einem während des Verfahrens wenig oxidierenden Material, ζ. B. aus nicht-rostendem Stahl, der mit einer Wolframcarbidschicht überzogen ist, wodurch das Kanalmaterial nicht an den Backen haftet;— der Preßvorgang wird in einem Vakuum oder einer reduzierenden Atmosphäre durchgeführt, um eine Oxidation des Metalles während des Verfahrens zu verhindern;— die erwähnten Heizmittel bestehen vorzugsweise aus den Backen selber, die zu diesem Zweck mit elektrischen Heizelementen versehen sind.

Bei Verwendung üblicher Glasarten für die Mikrokanalwände ist die Temperatur, bei der die erwähnte Behandlung erfolgt beispielsweise etwa 500⁰C.

Die Profilbildung kann gegebenenfalls gleichzeitig mit der Zusammenbringung und Verkittung der Glasfasern der Einlagenschicht erfolgen. Zu diesem Zweck wird einer der Ränder der Mikrokanalschicht, z. B. der Rand 33, mit Hilfe eines Anschlages 34, der einen flachen Rand aufweist und seitlich in den Punkten 35, 36 und 37 an der Backe 31 befestigt ist mit der Seitenfläche der Backen in eine Ebene gebracht Indem überdies die Druckkraft C in einer von 90° abweichenden Richtung in bezug auf die Ebene der Einlagenschicht ausgeübt wird, ergibt sich eine Komponente in der Ebene der Einlagenschicht. Durch diese Komponente werden die Elemente der Einlagenschicht gegen den Anschlag 34 gedrückt.

Nach der Profilierung einer gewissen Schichtenzahl werden die erhaltenen Schichten, z. B. 41,42 und 43, auf die in F i g. 4 dargestellte Weise gestapelt.

Die Schichten werden durch ein Wärmedruckverfahren zwischen zwei Spannbacken vom Typ der Backen 30 und 31 in F i g. 3 miteinander verkittet.

Nach der Stapelung und dem Wärmedruckvorgang ergeben sich dadurch gekrümmte Mikrokanalplatten, daß vom erhaltenen Gebilde Teile abgeschnitten werden, vorzugsweise in einer Richtung quer zur Längsrichtung der Mikrokanäle, z. B. gemäß den Ebenen 40 und 50 der F i g. 4.

Die Massenherstellung gekrümmter Mikrokanalplatten erfolgt vorzugsweise durch gleichzeitige Profilierung mehrerer Einlagenschichten.

Wie in F i g. 5 dargestellt ist, werden zu diesem Zweck mehrere Einlagenschichten aufeinander gestapelt, während jeweils zwischen zwei Schichten ein Trennstück 51 angebracht wird, das z. B. aus nichtrostendem Stahl mit einem Wolframcarbidüberzug, um ein Haften am Glas zu vermeiden, besteht. Das so erhaltene Gebilde wird zwischen den beschriebenen Spannbacken zusammengepreßt.

Das Trennstück 51 hat auf den Hauptflächen die gleichen Streifen und Verbindungsebenen wie die ihm gegenüberliegende Backe. Dabei erfolgt die Profilierung auf die gleiche Weise und mit den gleichen Mitteln wie bei einer Einlagenschicht, und zwar mittels einer Wärmebehandlung in einem Vakuum.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zum Herstellen einer Sekundärelektronen emittierenden Mikrokanalplatte, die aus einem Stapel von Mikrokanalschichten aufgebaut ist, deren Kanäle in der Achsrichtung gekrümmt sind und die Lage jedes Kanals von der Lage eines anderen Kanals durch eine Translationsbewegung in einer bestimmten Richtung entsteht, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung der gleichen Krümmung sämtlicher Mikrokanäle der Platte die Mikrokanäle (11) mit gleichem Querschnitt nebeneinander zu einer Schicht (1) angeordnet werden, die zwischen zwei Spannbacken (30, 31) mit komplementärem Profil und einem gleichen regelmäßigen Wellenmuster eingespannt wird, deren Rippen sich senkrecht zu den Achsen der Mikrokanäle erstrekken, die Mikrokanalschicht durch einen auf die Spannbacken ausgeübten Druck bei höherer Temperatur, bei der das Material der Schicht zwischen dem plastischen und elastischen Zustand befindet, verformt wird, jeweils zwei der profilierten Schichten unter Zwischenfügung eines Trennelementes (51) mit gleichem Profil aufeinander gestapelt und der Stapel zwischen den Spannbacken bei höherer Temperatur durch Druck geformt wird, der dann in mehreren zueinander parallelen Ebenen (40,50), die einen Winkel mit der Kanalrichtung einschlließen, durchschnitten wird.

   30