一种用于制备单光子探测器的自动切片机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于单光子探测技术领域，具体涉及一种用于制备单光子探测器的自动切片机。
【背景技术】
[0002]单光子探测器是对光子等单量子物质极为敏感的一种装置，在高分辨率的光谱测量、非破坏性物质分析、高速现象检测、精密分析、大气测污、生物发光、放射探测、高能物理、天文测光、光时域反射(OTDR)、量子密钥分发系统(QKD)等领域有着广泛的应用。由于这类探测器都是工作在低于IK的温区内，对比普通的半导体光子探测器(如光电倍增管及雪崩光电二极管)而言，它们以其独有的高探测灵敏度，低背景噪声，低暗记数率以及较快的信号响应速度等特点成为了光子探测器中的佼佼者。
[0003]近年来，一种基于超导临界状态转换的超导边界转变传感器(Transit1n-EdgeSensors, TES)得到飞速发展，其原理是，当光子照射到通有一定电流的超导薄膜上时，光子被薄膜吸收所产生热量使局部温度升高到超导临界温度，从而形成局部非超导态，这一非超导区的存在会明显改变回路电阻，从而产生一个可探测的电流变化，通过这一变化电流的测量实现单光子探测的目的。
[0004]在探测器的制备过程中，需要在硅基底上生长一层金属薄膜，通常在一块大的基底上生长一层金属薄膜，然后刻蚀成需要的电路形状，再将其切割为一个个小的样品。由于硅基片具有一定厚度且硬度较高，不易直接切割开，在上述超导薄膜被切割为小片的过程中，一般采用在显微镜下对准切割位置手动切割的方式，效率低，划线效果差，不易对位；还有的先确定初始切割位置，再通过设置切割间距来实现半自动切割，难以实现全自动切割。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是解决上述问题，提供一种切割单光子探测器薄膜时自动化程度高、对位便捷精准的切片机。
[0006]为解决上述技术问题，本发明的技术方案是:一种用于制备单光子探测器的自动切片机，包括用于安装各组件的机架；安装在机架上的运动平台、切片组件和识别组件，运动平台可在X轴方向和Y轴方向移动，切片组件和识别组件均位于运动平台上方，识别组件用于对固定在运动平台上的薄膜进行对位，切片组件用于切割固定在运动平台上的薄膜；与运动平台和识别组件相连的控制组件，控制组件用于接收识别组件的数据信号并控制运动平台在X轴方向和Y轴方向的移动。
[0007]优选地，所述识别组件包括两个并排设置且相对距离可调的传感器，传感器用于识别单光子探测器薄膜上的定位线，两个传感器发射的检测光线与切片组件用于切割薄膜的刀刃位于同一平面。
[0008]优选地，还包括安装在机架上的显微镜，显微镜用于观察识别组件与薄膜的对位情况。
[0009]优选地，还包括安装在机架上的除尘组件，用于收集切割薄膜过程中的粉尘。
[0010]优选地，所述切片组件包括用于切割固定在运动平台上薄膜的刀片、与机架铰接的横杆、用于安装刀片的安装块、用于调节刀片与薄膜之间压力的调节块；横杆的一端与安装块铰接，另一端与调节块螺纹配合。
[0011]优选地，所述切片组件还包括纵向调节螺杆，纵向调节螺杆的一端与机架螺纹配合，另一端与横杆的下表面抵接。
[0012]优选地，所述运动平台包括安装在机架上的X轴运动单元、安装在X轴运动单元输出端的Y轴运动单元和用于固定薄膜的面板；所述面板安装在X轴运动单元的输出端上。
[0013]优选地，所述面板上设有与真空源相连的吸附孔。
[0014]优选地，所述Y轴运动单元包括滚珠丝杆和与滚珠丝杆相连的电机，电机与控制组件相连，控制组件可控制电机的转动。
[0015]为了更好的理解本发明的自动切片机的工作原理，对适用于本发明的自动切片机的单光子探测器薄膜的制备方法作简单的介绍，该单光子探测器薄膜的制备方法包括如下步骤:
[0016]S1、选用硅片作为基底材料，将硅片依次在丙酮、乙醇、氢氟酸和超纯水中通过超声波振荡器清洗，然后风干；
[0017]S2、在清洗后的硅片上采用磁控溅射工艺生长金属薄膜；
[0018]S3、在金属薄膜的表面均匀的覆盖一层光刻胶，并烘烤使光刻胶凝固定型；
[0019]S4、将掩膜板覆盖在光刻胶上，通过光刻机用紫外线对光刻胶进行曝光，掩膜板四周均匀分布有预制的定位槽，用于在硅片上刻蚀出定位标记，该定位标记为定位线；
[0020]S5、取下掩膜板，并用显影液腐蚀掉光刻胶中被曝光的部分，显影后还需通过氧化刻蚀去掉显影过程残留的光刻胶；
[0021]S6、将显影后的薄膜通过干法刻蚀工艺刻蚀掉裸露的金属薄膜部分，采用的干法刻蚀工艺具体为反应离子刻蚀工艺；
[0022]S7、将刻蚀后的薄膜先后在丙酮、乙醇、氢氟酸和超纯水中通过超声波振荡器清洗并风干，以去除残余的光刻胶。
[0023]本发明的有益效果是:本发明所提供的用于单光子探测器薄膜的自动切片机，将具有定位线的单光子探测器薄膜固定在运动平台上并使单方向的定位线与两个传感器的发射端连线平行，开启切片机，控制组件控制运动平台在Y轴方向移动，直到两个传感器均与同一定位线对齐，控制组件接收到传感器的信号从而控制运动平台停止在Y轴方向的移动；调整切片组件的刀片位置，使刀片的刀刃恰好能在单光子探测器薄膜切割出划线；控制组件控制运动平台在X轴方向来回运动一次，完成一次切割划线，划线后运动平台归位，两个传感器再次与该定位线对齐，然后控制组件控制运动平台在Y轴方向运动，直到两个传感器与下一条定位线对齐，控制组件接收到传感器的信号停止运动平台在Y轴方向的运动，再次控制运动平台带动单光子探测器薄膜在X轴方向来回运动一次，完成又一次切割划线，迭代上述步骤，该切片机便可完成单光子探测器薄膜单方向的切割划线；然后将运动平台旋转90 °，重复上述步骤，可完成另一个方向的切割划线。
【附图说明】
[0024]图1是本发明自动切片机的结构示意图；
[0025]图2是本发明单光子探测器定位线的示意图。
[0026]附图标记说明:11、安装座一 ；12、螺杆安装座；13、安装座二 ；21、面板；31、刀片；32、纵向调节螺杆；33、横杆；34、安装块；35、调节块；41、传感器；5、显微镜；6、样品模块；7、定位线。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明:
[0028]如图1和图2所示，本发明的用于制备单光子探测器的自动切片机，包括用于安装各组件的机架；安装在机架上的运动平台、切片组件和识别组件，运动平台可在X轴方向和Y轴方向移动，切片组件和识别组件均位于运动平台上方，识别组件用于对固定在运动平台上的薄膜进行对位，切片组件用于切割固定在运动平台上的薄膜；与运动平台和识别组件相连的控制组件，控制组件用于接收识别组件的数据信号并控制运动平台在X轴方向和Y轴方向的移动。
[0029]识别组件包括两个并排设置且相对距离可调的传感器41，传感器41用于识别单光子探测器薄膜上的定位线，两个传感器41发射的检测光线与切片组件用于切割薄膜的刀刃位于同一平面，具体的，传感器41可以采用红外线反射传感器，定位线7为具有一定宽度的金属标记线，由于单光子探测器薄膜上的定位线7宽度很小，当两个传感器41分别与定位线7相对时，则切片组件的刀刃位于该定位线7的延长线上，若此时运动平台在X轴方向运动，刀刃以一定压力划过单光子探测器薄膜上的定位线7，完成一次切割划线。
[0030]如图2所示，定位线7为纵横交错的数条直线，每个方向的定位线7均互相平行，定位线7将样品模块6分别分割开，由于定位线7为细长的块状结构，对两个传感器41之间的相对位置要求较低，只要保证两个传感器41的距离不大于定位线7的长度即可。
[0031]为