專利名稱：方形柱面實芯微通道板制備方法及方形柱面實芯微通道板的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于X射線、Y射線、紫外線、帶電粒子的探測技術領域中涉及的一種方形柱面微通道板的制備方法及其微通道板。
背景技術：
平面微通道板是一種二維連續(xù)電子倍增的電真空器件，它是由許多具有連續(xù)電子倍增能力的通道按一定的幾何圖案排列而成。在其兩端加上一定的電壓，能夠獲得很高的電子增益，對極其微弱的二維電子圖像進行倍增和放大。微通道板既可用于探測從近紅外到硬X射線波段的光輻射，也可用于探測電子、離子、α粒子及Y射線和宇宙射線。目前，微通道板主要應用于光子計數成像探測和微光夜視成像等領域，使用微通道板作為像增強器的位置靈敏光子計數成像探測器已經被廣泛應用于空間科學(空間天文學、空間等離子體物理學、深空探測等)、同步輻射物理學、化學、材料科學、光學(熒光成像、拉曼光譜)和生物醫(yī)學等領域。平面微通道板的制造過程是將芯料(實芯棒料)與皮料(空心玻璃管)套在一起，經過拉單絲、排絲、拉復絲、熔片、切片、兩個表面光學拋光等工序而制成平面實芯微通道板，然后將平面實芯微通道板浸入鹽酸溶液中進行腐蝕，芯料被腐蝕掉，剩下皮料，除邊緣外平面實芯微通道板的其余部分成為網狀的空芯面板，再放入高溫氫氣爐中還原，冷卻后在真空鍍膜機蒸鍍一層導電電極，經檢驗合格后成為平面微通道板成品。對于使用基于羅蘭園設計的高分辨率成像光譜儀器，其焦平面是柱面，平面微通道板不能滿足成像質量要求，而方形柱面微通道板可以消除由于離焦所造成的圖像分辨率變差，進而提高基于羅蘭園設計的高分辨率成像光譜儀器的成像質量，因此，制備方形柱面微通道板是業(yè)內人士極為關注的問題。經檢索沒有發(fā)現有關方形柱面實芯微通道板制備方法的報道。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于解決如何能制備出方形柱面實芯微通道板及獲得方形柱面實芯微通道板。本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種方形柱面實芯微通道板制備方法及方形柱面實芯微通道板。解決技術問題的技術方案是步驟1:建立方形柱面實芯微通道板的制備裝置，該裝置如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7、圖8、圖9、圖10所示，包括真空加熱爐1、方形支撐架2、方形平面實芯微通道板3、帶有方形上定位邊緣的方形柱面胎具4、下端帶有方形凹臺肩的方形壓環(huán)5、真空加熱爐腔體6。其中方形支撐架2如圖2、圖3、圖4所示；帶有方形上定位邊緣的方形柱面胎具4如圖5、圖6、圖7所示；下端帶有方形凹臺肩的方形壓環(huán)5如圖8、圖9、圖10所示；方形支撐架2置于真空加熱爐腔體6的底部中心位置，將方形平面實芯微通道板3置于方形支撐架2頂部，方形平面實芯微通道板3的寬度小于方形支撐架2內壁的寬度，下端帶有方形凹臺肩的方形壓環(huán)5置于方形平面實芯微通道板3的上部，使下端帶有方形凹臺肩的方形壓環(huán)5的方形凹臺肩壓住方形平面實芯微通道板3的上表面邊緣，將方形平面實芯微通道板3固定，帶有方形上定位邊緣的方形柱面胎具4置于下端帶有方形凹臺肩的方形壓環(huán)5內，方形柱面胎具的側壁與下端帶有方形凹臺肩的方形壓環(huán)5的內壁之間留有間隙，使帶有方形上定位邊緣的方形柱面胎具4的下端柱面落在方形平面實芯微通道板3的上表面，帶有方形上定位邊緣的方形柱面胎具4的上定位邊緣與下端帶有方形凹臺肩的方形壓環(huán)5的上表面之間留具有一定的距離，這個距離正好等于帶有方形上定位邊緣的方形柱面胎具4的柱面表面的矢高；步驟2 :制備方形柱面實芯微通道板，即利用步驟I所建立的方形柱面實芯微通道制備裝置制備方形柱面實芯微通道板；將裝有方形平面實芯微通道板3的胎具固定在真空加熱爐I內，將真空加熱爐腔體6抽成真空度達到好于3X 10_5Pa狀態(tài)后，啟動真空加熱爐1，以約5° C/min的速率升溫，當爐內溫度上升到方形平面實芯微通道板3的軟化溫度時，保溫20-30分鐘，在此過程中方形平面實芯微通道板3在帶有方形上定位邊緣的方形柱面胎具4的重力作用下逐漸向下突起而成型的兩端為平面、中部為柱面的方形實芯微通道板，當帶有方形上定位邊緣的方形柱面胎具4的上定位邊緣與下端帶有方形凹臺肩的方形壓環(huán)5的上表面接觸后，該微通道板柱面的矢高和曲率半徑與帶有方形上定位邊緣的方形柱面胎具4的柱面表面的矢高和曲率半徑相同；最后，關閉真空加熱爐1，冷卻后將制成的方形柱面實芯微通道板取出。按上述步驟I和步驟2方法制備出的方形柱面實芯微通道板如圖11、圖12和圖13所示，由中部為方形柱面實芯微通道板7和兩端為平面實芯微通道板8組成，方形柱面實芯微通道板7和兩端的平面的實芯微通道板8為一體件；該微通道板中部的方形柱面實芯微通道板7的矢高和曲率半徑與帶有方形上定位邊緣的方形柱面胎具4的柱面表面的矢高和曲率半徑相同。
圖1是建立的方形柱面實芯微通道板制備裝置結構示意圖；圖2方形支撐架2的立體結構示意圖；圖3是圖2的長度方向的縱向剖視圖；圖4是圖2的頂視圖；圖5是帶有方形上定位邊緣的方形柱面胎具4的立體結構示意圖；圖6是圖5的長度方向的縱向剖視圖；圖7是的圖5頂視圖；圖8是下端帶有方形凹臺肩的方形壓環(huán)5的立體結構示意圖；圖9是圖8的長度方向的縱向剖視圖；圖10是圖8的頂視圖；圖11方形柱面實芯微通道板的立體示意圖；圖12是圖11的長度方向的縱向剖視圖；圖13是圖11的頂視圖。
具體實施例方式步驟1:建立方形平面實芯微通道板制備裝置。按圖1所示的結構實施，其中真空加熱爐I是功率為幾十kW的方形高溫鑰片加熱爐，除了它的下內表面沒有安裝鑰片之外，其余五個內表面均安裝了鑰片，其中一個側面安裝了門，在鑰片的外部有五層不銹鋼屏作為隔熱層，真空加熱爐I的內部加熱空間為300mmX300mmX300mm，均溫區(qū)空間為200mmX200mmX200mm，均溫區(qū)內溫度均勻性為±2° C，控溫精度為±1° C，均溫區(qū)溫度范圍為室溫 1000° C，方形支撐架2為不銹鋼材料的方形筒狀物，其內壁的寬度大于方形平面實芯微通道板3的寬度，方形平面實芯微通道板3的尺寸為(2(T40)mmX (7(TllO)mm,厚度為O. 3 2mm,下端帶有方形凹臺肩的方形壓環(huán)5為不銹鋼材料的方形筒狀物，筒的內壁尺寸略大于帶有方形上定位邊緣的方形柱面胎具4的方形部分的外壁尺寸，帶有方形上定位邊緣的方形柱面胎具4為不銹鋼材料，上部為方形，下部的下表面為柱面的方形，柱面的曲率半徑與要制作的方形柱面實芯微通道板3的上下表面均為柱面的曲率半徑相同，其柱面表面經過拋光處理后粗糙度能達到好于lnm。真空加熱爐腔體的腔體內壁50(T800mm，使用真空泵將其抽成真空。步驟2 :制備方形柱面實芯微通道板3。該方形柱面實芯微通道板的厚度t為O. 5mnT2mm,中部為一方形的上下表面均為柱面的板狀物，其兩端為方形平面板，柱面實芯微·通道板的寬度w為20mnT40mm，長度d為60mm^l00mm,長度L為70mm 11Omm,柱面的曲率半徑R與d的比為O. 8^20. O。方形柱面微通道板7的優(yōu)選厚度t為O. 75mnTlmm,寬度w為20mnT40mm,長度d為60mnT90mm,柱面的曲率半徑R與d的優(yōu)選比為1. 0^4. O。將裝有方形平面實芯微通道板3的胎具固定在真空加熱爐I內，將真空加熱爐腔體6抽成真空度達到好于3 X KT5Pa狀態(tài)后，啟動真空加熱爐I，以約5° C/min的速率升溫，當爐內溫度上升到方形平面實芯微通道板3的軟化溫度時，保溫20-30分鐘，在此過程中方形平面實芯微通道板3在帶有方形上定位邊緣的方形柱面胎具4的重力作用下逐漸向下突起而成型的兩端為平面、中部為柱面的方形實芯微通道板，當帶有方形上定位邊緣的方形柱面胎具4的上定位邊緣與下端帶有方形凹臺肩的方形壓環(huán)5的上表面接觸后，該微通道板柱面的矢高和曲率半徑與帶有方形上定位邊緣的方形柱面胎具4的柱面表面的矢高和曲率半徑相同；最后，關閉真空加熱爐1，冷卻后將制成的方形柱面實芯微通道板取出。按上述步驟I和步驟2方法制備出的方形柱面實芯微通道板就是如圖11、圖12和圖13所示的方形柱面實芯微通道板。
權利要求
1.方形柱面實芯微通道板制備方法，其特征在于包括兩個步驟，步驟1:建立方形柱面實芯微通道板的制備裝置，包括真空加熱爐(I)、方形支撐架(2)、方形平面實芯微通道板(3)、帶有方形上定位邊緣的方形柱面胎具(4)、下端帶有方形凹臺肩的方形壓環(huán)(5)、真空加熱爐腔體(6);方形支撐架(2)置于真空加熱爐腔體(6)的底部中心位置，將方形平面實芯微通道板(3)置于方形支撐架(2)頂部，方形平面實芯微通道板(3)的寬度小于方形支撐架(2)內壁的寬度，下端帶有方形凹臺肩的方形壓環(huán)(5)置于方形平面實芯微通道板(3)的上部，使下端帶有方形凹臺肩的方形壓環(huán)(5)的方形凹臺肩壓住方形平面實芯微通道板(3)的上表面邊緣，將方形平面實芯微通道板(3)固定，帶有方形上定位邊緣的方形柱面胎具(4)置于下端帶有方形凹臺肩的方形壓環(huán)(5)內，方形柱面胎具的側壁與下端帶有方形凹臺肩的方形壓環(huán)(5)的內壁之間留有間隙，使帶有方形上定位邊緣的方形柱面胎具(4)的下端柱面落在方形平面實芯微通道板(3)的上表面，帶有方形上定位邊緣的方形柱面胎具(4)的上定位邊緣與下端帶有方形凹臺肩的方形壓環(huán)(5)的上表面之間留具有一定的距離，這個距離正好等于帶有方形上定位邊緣的方形柱面胎具(4)的柱面表面的矢高； 步驟2 :制備方形柱面實芯微通道板，即利用步驟I所建立的方形柱面實芯微通道制備裝置制備方形柱面實芯微通道板；將裝有方形平面實芯微通道板(3)的胎具固定在真空加熱爐⑴內，將真空加熱爐腔體(6)抽成真空度達到好于3X 10_5Pa狀態(tài)后，啟動真空加熱爐⑴，以約5° C/min的速率升溫，當爐內溫度上升到方形平面實芯微通道板(3)的軟化溫度時，保溫20-30分鐘，在此過程中方形平面實芯微通道板(3)在帶有方形上定位邊緣的方形柱面胎具(4)的重力作用下逐漸向下突起而成型的兩端為平面、中部為柱面的方形實芯微通道板，當帶有方形上定位邊緣的方形柱面胎具(4)的上定位邊緣與下端帶有方形凹臺肩的方形壓環(huán)(5)的上表面接觸后，該微通道板柱面的矢高和曲率半徑與帶有方形上定位邊緣的方形柱面胎具(4)的柱面表面的矢高和曲率半徑相同；最后，關閉真空加熱爐(I)，冷卻后將制成的方形柱面實芯微通道板取出。
2.方形柱面實芯微通道板，其特征在于按權利要求1所述的步驟I和步驟2方法制備出的方形柱面實芯微通道板，由中部為方形柱面實芯微通道板(7)和兩端為平面實芯微通道板(8)組成，方形柱面實芯微通道板(7)和兩端的平面的實芯微通道板(8)為一體件；該微通道板中部的方形柱面實芯微通道板(7)的矢高和曲率半徑與帶有方形上定位邊緣的方形柱面胎具(4)的柱面表面的矢高和曲率半徑相同。
全文摘要
方形柱面實芯微通道板制備方法及方形柱面實芯微通道板，屬于X射線、紫外線、帶電粒子的探測技術領域中涉及的方形柱面微通道板的制備方法及其微通道板。要解決的技術問題是提供一種方形柱面實芯微通道板制備方法及方形柱面實芯微通道板。解決的技術方案包括步驟1建立方形柱面實芯微通道板的制備裝置；步驟2制備方形柱面實芯微通道板；按步驟1和步驟2方法制備出的方形柱面實芯微通道板，由中部為方形柱面實芯微通道板和兩端為平面實芯微通道板組成，方形柱面實芯微通道板和兩端的平面的實芯微通道板為一體件；該微通道板中部的方形柱面實芯微通道板的矢高和曲率半徑與帶有方形上定位邊緣的方形柱面胎具的柱面表面的矢高和曲率半徑相同。
文檔編號H01J43/04GK103065905SQ20121057921
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月27日 優(yōu)先權日2012年12月27日
發(fā)明者尼啟良 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所