一种石英微孔板低压腐蚀装置及方法

1.本发明涉及加工工艺领域，具体而言，涉及一种石英微孔板低压腐蚀装置及方法。


背景技术：

2.在一些特殊应用领域，需要用到带有大量微孔的石英微孔板。在实际石英微孔板加工时，可能会由于制作误差过大或设计不合理等因素，出现实际板材上的微孔直径比需要的略小的情况。这种情况下重新加工会耗费很大的成本和时间。而对于大量石英微孔的扩孔可以采用溶液腐蚀的方法进行。而在微孔板的腐蚀过程中，腐蚀溶液由于加热、搅动等原因析出微气泡，容易附着在微孔上，使该处的石英不会接触到腐蚀溶液，会造成各个微孔的腐蚀速率不同，且单个微孔也会不均匀。


技术实现要素：

3.本发明的目的：为了将石英微孔板上的微孔扩大，使微孔板满足实际需求，提出了一种微孔板扩孔方法，并设计了一套装置。此方法利用低压环境抽出溶液中的气泡，避免因气泡阻塞微孔导致腐蚀不均。该方法能够均匀可控的扩大微孔的尺寸，节省了二次加工的成本。
4.一种石英微孔板低压腐蚀装置，包括真空气泵、第一溶液杯、第二溶液杯、腐蚀杯、腐蚀溶液、气阀以及连接导管；所述第一溶液杯通过三根导管及相应气阀分别与第二溶液杯、真空气泵、腐蚀杯相连，且与第二溶液杯和真空气泵连接的导管在第一溶液杯中插入浅，与腐蚀杯相连的导管插入深；所述第二溶液杯通过三根导管及相应气阀分别与第一溶液杯、真空气泵、腐蚀杯相连，且与腐蚀杯和真空气泵连接的导管在第二溶液杯中插入浅，与第一溶液杯相连的导管插入深；所述腐蚀杯通过两根导管及相应气阀分别与第一溶液杯、第二溶液杯相连，且与第一溶液杯连接的导管在腐蚀杯中插入浅，与第二溶液杯相连的导管插入深，腐蚀杯用来放置所要腐蚀的微孔板；开始腐蚀溶液放在第一溶液杯中，打开真空气泵对第二溶液杯和腐蚀杯抽气，利用气压差使第一溶液杯中的溶液流入腐蚀杯和第二溶液杯，再对第一溶液杯抽气，使第二溶液杯中的溶液回到第一溶液杯，然后进行多次循环操作，可以进一步降低腐蚀杯中的气压，所述腐蚀溶液和微孔板发生反应，从而扩大微孔孔径。
5.进一步的，所述腐蚀杯、第一溶液杯子和第二溶液杯上设置有密封杯盖。
6.一种石英微孔板低压腐蚀方法，包括如下步骤：
7.配制腐蚀溶液；
8.连接如权利要求1或2所述的低压腐蚀装置；
9.制造近真空的低压环境以析出腐蚀溶液中的微气泡；
10.将腐蚀溶液连同微孔板放入合适温度环境中开始腐蚀。
11.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
12.在所加工的石英微孔板中微孔尺寸小于所需尺寸的情况下，可以无需重新加工，
使用本方法来腐蚀扩孔来满足要求，减少了不必要的生产成本和时间成本。
13.本方法相对于其他扩孔方法，操作简单，所需成本低，可以通过控制腐蚀的时间来获得任意大小的微孔，扩孔的尺寸可控。
14.本方法根据溶液中的气泡会影响腐蚀的均一性的原理，通过装置来降低溶液中气泡数量，该点对于在液体环境中容易被气体堵塞的微孔尤为重要，抽出微孔中堵塞的气泡可使腐蚀溶液与微孔充分接触，使腐蚀的速率更均匀，腐蚀效果更显著。
附图说明
15.图1为本发明提供的一种用于微孔板腐蚀溶液制备的结构示意图；
16.其中，图中各标号含义为：1为密封杯盖，2为第一溶液杯2，3为腐蚀杯3，4为微孔板，5为溶液杯5，6为气泵，7-11为气阀开关。
具体实施方式
17.本发明提供的一种石英微孔板低压腐蚀方法，包括以下步骤:
18.1)配置腐蚀所需溶液。
19.2)将气泵6、第一溶液杯2、第二溶液杯5、腐蚀杯3、导管和气阀按照图示连接在一起。
20.3)将腐蚀溶液放入第一溶液杯2中，将微孔板6放入腐蚀杯3中，并将所有连接处密封好，保证不漏气。
21.4)按照一定步骤进行溶液置换，重复几次，使腐蚀杯3中存在腐蚀溶液且气压尽可能低。
22.5)打开腐蚀杯3，将其连同其中的腐蚀溶液和微孔板6放在指定温度的条件下腐蚀一定时间。
23.下面结合具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明，但下述实施例仅仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本发明的保护范围。
24.本实例中所要扩孔的微孔板材料为石英，微孔板用于积分视场单元阵列端来固定光纤。由于加工精度问题，微孔尺寸略小，无法通过光纤。具体操作为以下步骤：
25.1)配置56.1g/mol的koh溶液。所用的koh试剂中koh含量为85％。根据腐蚀杯3容积，需要配制400ml的溶液。量取211g的koh试剂，放入腐蚀杯3中，缓慢加入去离子水到400ml，期间用玻璃棒搅拌。
26.2)打开恒温超声波清洗仪加热开关，设置加热温度80℃，预热30分钟(振荡5分钟)，使清洗仪进入恒温循环。
27.3)将微孔板连同夹具放入小型超声波清洗仪中振荡清洗3分钟。
28.4)将微孔板连同夹具放入腐蚀杯3中，按照图1所示连接真空装置，并保证接口处密封。
29.5)进行微孔板低压腐蚀环境制作：
30.a)抽真空
31.首先确保5个气阀都闭合，先打开气泵6，再依次打开气阀10和8，等待一段时间，使
腐蚀杯3和第二溶液杯5进入近真空状态。然后关闭气阀8和10，再关闭气泵。
32.b)进溶液
33.确保5个阀门都闭合，慢慢打开气阀7，同时控制气阀8，使溶液杯2中的溶液缓缓流入腐蚀杯3中，同时多余的溶液进入第二溶液杯5中。待腐蚀溶液没过微孔板，依次关闭气阀8和7。
34.c)置换溶液
35.确保5个气阀都闭合状态后打开气泵，再依次打开气阀9和11，待第二溶液杯5中的溶液几乎都进入第一溶液杯2中，完成第二溶液杯5到第一溶液杯2的溶液置换。关闭气阀11和9，再关闭气泵6。
36.d)循环抽气
37.溶液置换完成后，再进行步骤a)、b)。如此循环2-3次。完成微孔内溶液填充。
38.6)拔除真空循环导管，将腐蚀杯放入超声清洗仪中，压上pvc版防止侧翻。
39.7)用测温探头测量腐蚀溶液的温度，待溶液80
°
时开始计时。根据微孔实际大小设置腐蚀时间，腐蚀过程中可在溶液中轻轻摇晃微孔板座(此步骤是为消除因超声振荡产生并附着在微孔附近的气泡)。
40.8)腐蚀时间结束后取出微孔板，并放入小型超声波清洗仪中振荡清洗5分钟，取出后用压缩空气吹干。
41.在腐蚀一定时间后经过实验，光纤可以通过微孔，且经过测量微孔大小较为均匀。证明此方法有效。
42.通过上述实施例，本发明的目的己经被完全有效的达到了。熟悉该项技术的人士应该明白本发明包括但不限上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明的修改都将包括在权利要求书的范围中。
43.本发明公开了一种石英微孔板低压腐蚀方法，属于加工工艺领域。当石英微孔板中微孔尺寸小于需求尺寸时，给出一种腐蚀扩孔方法。本方法通过腐蚀溶液来腐蚀石英板材来达到扩大微孔孔径的目的。由于腐蚀溶液中存在气泡会导致腐蚀进行的不均匀，本发明提出一种低压腐蚀方法，可以将溶液中气泡数量降低，使石英微孔板腐蚀的速率更均衡。制造低压的装置由真空气泵6、第一溶液杯2、第二溶液杯5、腐蚀杯3、腐蚀溶液、几个气阀以及连接导管组成。通过特定的操作步骤可以将腐蚀杯抽成接近真空，使气泡析出。有利于溶液对微孔板的均匀腐蚀。