一种微通道板及其制备方法和应用与流程

本发明涉及电子，尤其涉及一种微通道板及其制备方法和应用。

背景技术：

1、微通道板是一种能对二维空间分布的荷电粒子流进行并行倍增的玻璃基功能材料，由数百万根微米级孔径的中空玻璃通道构成。每个独立的中空玻璃通道壁上具有二次电子发射层和电子传导层，带电粒子进入其通道后，能实现二次电子雪崩发射和弱电流放大。微通道板具有时间分辨率高、空间分辨率高、信号放大倍率极高、结构紧凑和噪声低等优势，被广泛应用于微光夜视、高能物理探测、精密计时、高能粒子探测、医疗检测、质谱分析、科学仪器等领域。

2、由于只有带电粒子进入微通道板的通道后才能被有效倍增，因此，微通道板的开口比是其十分重要的参数。微通道板的开口比决定微通道板的探测效率，并在一定程度上影响微通道板的噪声因子。其中，开口比是指微通道板有效区的通道开口面积与整个有效区面积之比。减薄通道壁能提升微通道板的开口比，但过薄的孔壁会导致微通道板机械强度下降，无法满足实际使用的需求。因此通常微通道板的开口比在55％～65％之间。

3、现有技术中，有将微通道板输入面的通道口处理成漏斗状，即微通道板端面扩口，使开口比达到70％，甚至90％。但是，通过微通道板端面扩口实现开口比达到90％时，势必会使微通道板扩口端面形成扩口尖端，该种扩口尖端在高场强应用场景下使用时极易引发尖端放电，造成微通道板甚至仪器的损毁，不利于实际应用。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于，提供一种微通道板及其制备方法和应用，所要解决的技术问题是如何提供一种高开口比的微通道板，在高场强应用场景下使用时不会引发尖端放电，从而更加适于实用。

2、本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种微通道板，设有多个贯通的通道；在前述的微通道板入口端面一侧，前述的通道的扩口端面为六方锥孔；以及，在垂直于前述的通道轴向的横截面中，前述的通道的扩口端面外边缘呈六边形，内边缘呈圆形。

3、本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

4、在一些实施例中，依据前述的微通道板，所述的微通道板的扩口锥角为8°～55°；其中，前述的扩口锥角为前述的通道的中心轴线与位于前述的通道开口端的锥面之间的夹角。

5、在一些实施例中，依据前述的微通道板，所述的通道的扩口端面的扩口锥深为0.5d～6d，d为通道的孔径。

6、在一些实施例中，依据前述的微通道板，所述的微通道板开口比≥91％，前述的通道的扩口端面通道壁厚度≥100nm。

7、在一些实施例中，依据前述的微通道板，所述的扩口端面上设有高二次电子发射系数物质，前述的高二次电子发射系数物质为sio2、mgo、(ba,sr)tio3、ruo2、al2o3、csi、cste、kbr、zno、sro、y2o3、b2o3、zno、nacl或金刚石薄膜中的任意一种。

8、本发明的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。依据本发明提出的一种微通道板的制备方法，包括以下步骤：

9、(1)从外向内依次嵌套第三皮料管、第二皮料管和第一皮料管，组成皮料复合套管；前述的皮料复合套管嵌套芯料棒组成复合玻璃棒；

10、前述的芯料棒为圆柱形，前述的第一皮料管为内圆外六方的形状，前述的第二皮料管为内外六方形状，前述的第三皮料管为内外六方形状；

11、第一皮料玻璃、第二皮料玻璃和第三皮料玻璃具有预设的刻蚀性，前述的第一皮料玻璃的刻蚀速率≥前述的第二皮料玻璃的刻蚀速率＞前述的第三皮料玻璃的刻蚀速率；

12、(2)将前述的复合玻璃棒制成毛坯板，去除前述的毛坯板中的芯料玻璃，得到带通道的微通道板坯板；

13、(3)对前述的微通道板坯板的第一端面进行扩口刻蚀，在每个前述的通道的扩口端面处，第一皮料被完全刻蚀去除，第二皮料部分被刻蚀去除，第三皮料的内外边缘呈六边形，构成蜂窝状结构，使前述的通道的扩口端面为六方锥孔，得到扩口微通道板坯板；

14、(4)将前述的扩口微通道板坯板制成微通道板。

15、本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

16、在一些实施例中，依据前述的制备方法，所述的第一皮料管的孔径为2μm～50μm。

17、在一些实施例中，依据前述的制备方法，所述的第一皮料玻璃的刻蚀速率为25nm/min～100nm/min；前述的第二皮料玻璃的刻蚀速率为1nm/min～50nm/min；前述的第三皮料玻璃的刻蚀速率为0.01nm/min～25nm/min。

18、在一些实施例中，依据前述的制备方法，前述的第一皮料玻璃、前述的第二皮料玻璃和前述的第三皮料玻璃耐酸腐蚀，前述的芯料玻璃能被酸腐蚀；在步骤(2)中，前述的芯料玻璃通过酸液腐蚀的方法去除。

19、本发明的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。依据本发明提出的前述的微通道板在图像增强器、离子探测器或检测仪器中的应用。

20、通过上述技术方案，本发明一种微通道板及其制备方法和应用至少具有下列优点：

21、本发明提出一种微通道板，其入口端面具有端面六方锥孔-内圆柱的六方异形扩孔，以六方密堆替代圆形堆积阵列，使得微通道板的通道阵列密堆积系数由现有的圆形通道六方形排布时的π/(2√3)(≈0.907)提升至六方通道六方形排布时的1，达到在相同通道壁厚条件下，开口比提升10.25％以上，使得微通道板通道的扩口端面通道壁厚度≥100nm时，微通道板开口比≥91％。显著提升微通道板输入面开口比，提升微通道板对于输入信号的探测效率，同时避免产生扩口尖端引起尖端放电，进而使微通道板应用场景扩展全面覆盖高/中/低端面场强应用场景，大幅提升扩口微通道板实用性。

22、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

技术特征：

1.一种微通道板，其特征在于，设有多个贯通的通道；在微通道板入口端面一侧，所述通道的扩口端面为六方锥孔；以及，在垂直于所述通道轴向的横截面中，所述通道的扩口端面外边缘呈六边形，内边缘呈圆形。

2.根据权利要求1所述的微通道板，其特征在于，所述微通道板的扩口锥角为8°～55°；其中，所述扩口锥角为所述通道的中心轴线与位于所述通道开口端的锥面之间的夹角。

3.根据权利要求1所述的微通道板，其特征在于，所述通道的扩口端面的扩口锥深为0.5d～6d，d为所述通道的孔径。

4.根据权利要求1所述的微通道板，其特征在于，所述微通道板开口比≥91％，所述通道的扩口端面通道壁厚度≥100nm。

5.根据权利要求1所述的微通道板，其特征在于，所述扩口端面上设有高二次电子发射系数物质，所述高二次电子发射系数物质为sio2、mgo、(ba,sr)tio3、ruo2、al2o3、csi、cste、kbr、zno、sro、y2o3、b2o3、zno、nacl或金刚石薄膜中的任意一种。

6.一种微通道板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述第一皮料管的孔径为2μm～50μm。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，

9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述第一皮料玻璃、所述第二皮料玻璃和所述第三皮料玻璃耐酸腐蚀，所述芯料玻璃能被酸腐蚀；在步骤(2)中，所述芯料玻璃通过酸液腐蚀的方法去除。

10.权利要求1-5中任一项所述的微通道板在图像增强器、离子探测器或检测仪器中的应用。

技术总结
本发明提供一种微通道板及其制备方法和应用，其中的微通道板上设有多个贯通的通道；在微通道板入口端面一侧，通道的扩口端面为六方锥孔；以及，在垂直于所述通道轴向的横截面中，通道的扩口端面外边缘呈六边形，内边缘呈圆形。本发明提出一种具有端面六方锥孔‑内圆柱微孔阵列的六方异形扩孔微通道板，以六方密堆替代圆形堆积阵列，使得微通道板的通道阵列密堆积系数由现有的圆形通道六方形排布时的0.907提升至六方通道六方形排布时的1，使得微通道板通道的扩口端面通道壁厚度≥100nm时，微通道板开口比≥91％。显著提升微通道板输入面开口比，提升微通道板对于输入信号的探测效率，同时避产生扩口尖端引起尖端放电，从而更加适于实用。

技术研发人员：蔡华,刘辉,薄铁柱,贾金升,赵璇,李尚童,马婧,廉姣,谢仕永,秦文静,李帅奇,刘畅,张康微,李昂,潘华龙
受保护的技术使用者：中国建筑材料科学研究总院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/29