专利名称：方形柱面实芯微通道板制备方法及方形柱面实芯微通道板的制作方法
技术领域：
本发明属于X射线、Y射线、紫外线、带电粒子的探测技术领域中涉及的一种方形柱面微通道板的制备方法及其微通道板。
背景技术：
平面微通道板是一种二维连续电子倍增的电真空器件，它是由许多具有连续电子倍增能力的通道按一定的几何图案排列而成。在其两端加上一定的电压，能够获得很高的电子增益，对极其微弱的二维电子图像进行倍增和放大。微通道板既可用于探测从近红外到硬X射线波段的光辐射，也可用于探测电子、离子、α粒子及Y射线和宇宙射线。目前，微通道板主要应用于光子计数成像探测和微光夜视成像等领域，使用微通道板作为像增强器的位置灵敏光子计数成像探测器已经被广泛应用于空间科学(空间天文学、空间等离子体物理学、深空探测等)、同步辐射物理学、化学、材料科学、光学(荧光成像、拉曼光谱)和生物医学等领域。平面微通道板的制造过程是将芯料(实芯棒料)与皮料(空心玻璃管)套在一起，经过拉单丝、排丝、拉复丝、熔片、切片、两个表面光学抛光等工序而制成平面实芯微通道板，然后将平面实芯微通道板浸入盐酸溶液中进行腐蚀，芯料被腐蚀掉，剩下皮料，除边缘外平面实芯微通道板的其余部分成为网状的空芯面板，再放入高温氢气炉中还原，冷却后在真空镀膜机蒸镀一层导电电极，经检验合格后成为平面微通道板成品。对于使用基于罗兰园设计的高分辨率成像光谱仪器，其焦平面是柱面，平面微通道板不能满足成像质量要求，而方形柱面微通道板可以消除由于离焦所造成的图像分辨率变差，进而提高基于罗兰园设计的高分辨率成像光谱仪器的成像质量，因此，制备方形柱面微通道板是业内人士极为关注的问题。经检索没有发现有关方形柱面实芯微通道板制备方法的报道。
发明内容
本发明的目的在于解决如何能制备出方形柱面实芯微通道板及获得方形柱面实芯微通道板。本发明要解决的技术问题是提供一种方形柱面实芯微通道板制备方法及方形柱面实芯微通道板。解决技术问题的技术方案是步骤1:建立方形柱面实芯微通道板的制备装置，该装置如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10所示，包括真空加热炉1、方形支撑架2、方形平面实芯微通道板3、带有方形上定位边缘的方形柱面胎具4、下端带有方形凹台肩的方形压环5、真空加热炉腔体6。其中方形支撑架2如图2、图3、图4所示；带有方形上定位边缘的方形柱面胎具4如图5、图6、图7所示；下端带有方形凹台肩的方形压环5如图8、图9、图10所示；方形支撑架2置于真空加热炉腔体6的底部中心位置，将方形平面实芯微通道板3置于方形支撑架2顶部，方形平面实芯微通道板3的宽度小于方形支撑架2内壁的宽度，下端带有方形凹台肩的方形压环5置于方形平面实芯微通道板3的上部，使下端带有方形凹台肩的方形压环5的方形凹台肩压住方形平面实芯微通道板3的上表面边缘，将方形平面实芯微通道板3固定，带有方形上定位边缘的方形柱面胎具4置于下端带有方形凹台肩的方形压环5内，方形柱面胎具的侧壁与下端带有方形凹台肩的方形压环5的内壁之间留有间隙，使带有方形上定位边缘的方形柱面胎具4的下端柱面落在方形平面实芯微通道板3的上表面，带有方形上定位边缘的方形柱面胎具4的上定位边缘与下端带有方形凹台肩的方形压环5的上表面之间留具有一定的距离，这个距离正好等于带有方形上定位边缘的方形柱面胎具4的柱面表面的矢高；步骤2 :制备方形柱面实芯微通道板，即利用步骤I所建立的方形柱面实芯微通道制备装置制备方形柱面实芯微通道板；将装有方形平面实芯微通道板3的胎具固定在真空加热炉I内，将真空加热炉腔体6抽成真空度达到好于3X 10_5Pa状态后，启动真空加热炉1，以约5° C/min的速率升温，当炉内温度上升到方形平面实芯微通道板3的软化温度时，保温20-30分钟，在此过程中方形平面实芯微通道板3在带有方形上定位边缘的方形柱面胎具4的重力作用下逐渐向下突起而成型的两端为平面、中部为柱面的方形实芯微通道板，当带有方形上定位边缘的方形柱面胎具4的上定位边缘与下端带有方形凹台肩的方形压环5的上表面接触后，该微通道板柱面的矢高和曲率半径与带有方形上定位边缘的方形柱面胎具4的柱面表面的矢高和曲率半径相同；最后，关闭真空加热炉1，冷却后将制成的方形柱面实芯微通道板取出。按上述步骤I和步骤2方法制备出的方形柱面实芯微通道板如图11、图12和图13所示，由中部为方形柱面实芯微通道板7和两端为平面实芯微通道板8组成，方形柱面实芯微通道板7和两端的平面的实芯微通道板8为一体件；该微通道板中部的方形柱面实芯微通道板7的矢高和曲率半径与带有方形上定位边缘的方形柱面胎具4的柱面表面的矢高和曲率半径相同。
图1是建立的方形柱面实芯微通道板制备装置结构示意图；图2方形支撑架2的立体结构示意图；图3是图2的长度方向的纵向剖视图；图4是图2的顶视图；图5是带有方形上定位边缘的方形柱面胎具4的立体结构示意图；图6是图5的长度方向的纵向剖视图；图7是的图5顶视图；图8是下端带有方形凹台肩的方形压环5的立体结构示意图；图9是图8的长度方向的纵向剖视图；图10是图8的顶视图；图11方形柱面实芯微通道板的立体示意图；图12是图11的长度方向的纵向剖视图；图13是图11的顶视图。
具体实施例方式步骤1:建立方形平面实芯微通道板制备装置。按图1所示的结构实施，其中真空加热炉I是功率为几十kW的方形高温钥片加热炉，除了它的下内表面没有安装钥片之外，其余五个内表面均安装了钥片，其中一个侧面安装了门，在钥片的外部有五层不锈钢屏作为隔热层，真空加热炉I的内部加热空间为300mmX300mmX300mm，均温区空间为200mmX200mmX200mm，均温区内温度均匀性为±2° C，控温精度为±1° C，均温区温度范围为室温 1000° C，方形支撑架2为不锈钢材料的方形筒状物，其内壁的宽度大于方形平面实芯微通道板3的宽度，方形平面实芯微通道板3的尺寸为(2(T40)mmX (7(TllO)mm,厚度为O. 3 2mm,下端带有方形凹台肩的方形压环5为不锈钢材料的方形筒状物，筒的内壁尺寸略大于带有方形上定位边缘的方形柱面胎具4的方形部分的外壁尺寸，带有方形上定位边缘的方形柱面胎具4为不锈钢材料，上部为方形，下部的下表面为柱面的方形，柱面的曲率半径与要制作的方形柱面实芯微通道板3的上下表面均为柱面的曲率半径相同，其柱面表面经过抛光处理后粗糙度能达到好于lnm。真空加热炉腔体的腔体内壁50(T800mm，使用真空泵将其抽成真空。步骤2 :制备方形柱面实芯微通道板3。该方形柱面实芯微通道板的厚度t为O. 5mnT2mm,中部为一方形的上下表面均为柱面的板状物，其两端为方形平面板，柱面实芯微·通道板的宽度w为20mnT40mm，长度d为60mm^l00mm,长度L为70mm 11Omm,柱面的曲率半径R与d的比为O. 8^20. O。方形柱面微通道板7的优选厚度t为O. 75mnTlmm,宽度w为20mnT40mm,长度d为60mnT90mm,柱面的曲率半径R与d的优选比为1. 0^4. O。将装有方形平面实芯微通道板3的胎具固定在真空加热炉I内，将真空加热炉腔体6抽成真空度达到好于3 X KT5Pa状态后，启动真空加热炉I，以约5° C/min的速率升温，当炉内温度上升到方形平面实芯微通道板3的软化温度时，保温20-30分钟，在此过程中方形平面实芯微通道板3在带有方形上定位边缘的方形柱面胎具4的重力作用下逐渐向下突起而成型的两端为平面、中部为柱面的方形实芯微通道板，当带有方形上定位边缘的方形柱面胎具4的上定位边缘与下端带有方形凹台肩的方形压环5的上表面接触后，该微通道板柱面的矢高和曲率半径与带有方形上定位边缘的方形柱面胎具4的柱面表面的矢高和曲率半径相同；最后，关闭真空加热炉1，冷却后将制成的方形柱面实芯微通道板取出。按上述步骤I和步骤2方法制备出的方形柱面实芯微通道板就是如图11、图12和图13所示的方形柱面实芯微通道板。
权利要求
1.方形柱面实芯微通道板制备方法，其特征在于包括两个步骤，步骤1:建立方形柱面实芯微通道板的制备装置，包括真空加热炉(I)、方形支撑架(2)、方形平面实芯微通道板(3)、带有方形上定位边缘的方形柱面胎具(4)、下端带有方形凹台肩的方形压环(5)、真空加热炉腔体(6);方形支撑架(2)置于真空加热炉腔体(6)的底部中心位置，将方形平面实芯微通道板(3)置于方形支撑架(2)顶部，方形平面实芯微通道板(3)的宽度小于方形支撑架(2)内壁的宽度，下端带有方形凹台肩的方形压环(5)置于方形平面实芯微通道板(3)的上部，使下端带有方形凹台肩的方形压环(5)的方形凹台肩压住方形平面实芯微通道板(3)的上表面边缘，将方形平面实芯微通道板(3)固定，带有方形上定位边缘的方形柱面胎具(4)置于下端带有方形凹台肩的方形压环(5)内，方形柱面胎具的侧壁与下端带有方形凹台肩的方形压环(5)的内壁之间留有间隙，使带有方形上定位边缘的方形柱面胎具(4)的下端柱面落在方形平面实芯微通道板(3)的上表面，带有方形上定位边缘的方形柱面胎具(4)的上定位边缘与下端带有方形凹台肩的方形压环(5)的上表面之间留具有一定的距离，这个距离正好等于带有方形上定位边缘的方形柱面胎具(4)的柱面表面的矢高； 步骤2 :制备方形柱面实芯微通道板，即利用步骤I所建立的方形柱面实芯微通道制备装置制备方形柱面实芯微通道板；将装有方形平面实芯微通道板(3)的胎具固定在真空加热炉⑴内，将真空加热炉腔体(6)抽成真空度达到好于3X 10_5Pa状态后，启动真空加热炉⑴，以约5° C/min的速率升温，当炉内温度上升到方形平面实芯微通道板(3)的软化温度时，保温20-30分钟，在此过程中方形平面实芯微通道板(3)在带有方形上定位边缘的方形柱面胎具(4)的重力作用下逐渐向下突起而成型的两端为平面、中部为柱面的方形实芯微通道板，当带有方形上定位边缘的方形柱面胎具(4)的上定位边缘与下端带有方形凹台肩的方形压环(5)的上表面接触后，该微通道板柱面的矢高和曲率半径与带有方形上定位边缘的方形柱面胎具(4)的柱面表面的矢高和曲率半径相同；最后，关闭真空加热炉(I)，冷却后将制成的方形柱面实芯微通道板取出。
2.方形柱面实芯微通道板，其特征在于按权利要求1所述的步骤I和步骤2方法制备出的方形柱面实芯微通道板，由中部为方形柱面实芯微通道板(7)和两端为平面实芯微通道板(8)组成，方形柱面实芯微通道板(7)和两端的平面的实芯微通道板(8)为一体件；该微通道板中部的方形柱面实芯微通道板(7)的矢高和曲率半径与带有方形上定位边缘的方形柱面胎具(4)的柱面表面的矢高和曲率半径相同。
全文摘要
方形柱面实芯微通道板制备方法及方形柱面实芯微通道板，属于X射线、紫外线、带电粒子的探测技术领域中涉及的方形柱面微通道板的制备方法及其微通道板。要解决的技术问题是提供一种方形柱面实芯微通道板制备方法及方形柱面实芯微通道板。解决的技术方案包括步骤1建立方形柱面实芯微通道板的制备装置；步骤2制备方形柱面实芯微通道板；按步骤1和步骤2方法制备出的方形柱面实芯微通道板，由中部为方形柱面实芯微通道板和两端为平面实芯微通道板组成，方形柱面实芯微通道板和两端的平面的实芯微通道板为一体件；该微通道板中部的方形柱面实芯微通道板的矢高和曲率半径与带有方形上定位边缘的方形柱面胎具的柱面表面的矢高和曲率半径相同。
文档编号H01J43/04GK103065905SQ20121057921
公开日2013年4月24日 申请日期2012年12月27日 优先权日2012年12月27日
发明者尼启良 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所