提高微通道板增益及微孔内壁化学稳定性的方法技术

本发明专利技术公开了一种提高微通道板增益及微孔内壁化学稳定性的方法，将经过腐蚀工艺后得到的具有多孔结构的微通道板进行脱碱工艺处理；所述脱碱工艺的具体步骤如下：将经过腐蚀处理并清洗烘干后的微通道板置于石英篮中，并放入石英玻璃容器中置于洁净的马弗炉中，并将马弗炉升温；向马弗炉中通入氮气，再通入脱碱气体一段时间，停止通入脱碱气体后继续通氮气，之后随炉冷却至室温；将上述处理后的微通道板置于弱酸溶液中，再置于弱碱溶液中腐蚀，最后去离子水中超声振动清洗。本发明专利技术的方法在满足微通道板基本结构的基础上，保证了微通道板中碱金属的含量，提高了微通道板二次电子发射系数及内壁化学稳定性。射系数及内壁化学稳定性。射系数及内壁化学稳定性。

【技术实现步骤摘要】
提高微通道板增益及微孔内壁化学稳定性的方法


[0001]本专利技术属于光电材料
，具体而言涉及一种提高微通道板增益及微孔内壁化学稳定性的方法。

技术介绍

[0002]微通道板是由数百万根尺寸为微米级的平行通道组成的二维真空电子放大器件，具有对X
‑
射线、紫外光子、电子、离子、中子等粒子的直接探测能力。然而，质量不同，电场作用下产生的撞击动能也有较大差异，致使微通道板的增益稳定性具有一定差异，即使用寿命的差异。例如，离子质量是电子的数万倍，在电场作用下甚至可以应用于离子束刻蚀、抛光等方面。微通道板作为离子探测器应用于飞行时间或二次离子质谱等质谱仪中时，强烈的离子轰击会加速增益疲劳，降低微通道板的使用寿命。另外，铯束管作为铯原子钟核心元器件，使用微通道板替代传统的非连续打拿级进行电子的倍增放大时，同样存在较短时间内增益就会有很大的衰减的问题，不能满足长期稳定性的指标。
[0003]A.M.Then等人研究通道内壁的成分分布时发现，微通道板内壁最外层1
‑
1.5nm富集的碱金属的逸失是增益疲劳的主要因素之一，说明玻璃成分的改变对于微通道板使用寿命有着重要的影响；另一方面，微通道板的放大是由于半导体表面被电子轰击时发生的二次电子发射引起的，因此，二次电子发射系数越大，其具有的增益越高；而关于多组分氧化物玻璃的二次电子发射系数，其遵守加和法则，即
[0004]δ＝Σδ
i
M
i
[0005]式中δ为玻璃的二次电子发射系数；δ
i
是第i氧化物的二次电子发射系数计算值；M
i
为玻璃中第i氧化物的摩尔百分数。
[0006]下表给出了部分氧化物的二次电子发射系数
[0007]氧化物δ氧化物δ氧化物δ氧化物δMgO3.8Na2O2.2SiO23.1
‑
3.3Fe2O32.5CaO3.6K2O2.15B2O32.6
‑
2.7Al2O34.6SrO3.9Cs2O2.2P2O51.6
‑
1.8TeO23.8BaO3.6PbO2.1
‑
2.2GeO22.2
‑
2.3CuO3.1
‑
3.3
[0008]表中可以看出，碱金属氧化物的二次电子发射系数通常较小，添加至玻璃中时又会降低玻璃的二次电子发射系数，因此，需要一种既可保证微通道板中碱金属的含量又可保证其二次电子发射系数的方法，以提高微通道板的使用寿命。
[0009]对玻璃进行脱碱处理可以有效保证玻璃中碱金属的含量，但一般的玻璃脱碱控制程度较差，脱碱深度范围较宽，很难做到微通道板内壁脱碱的均匀一致性。申请号为202010720109.8的中国专利公开了一种针对倒像器吸收玻璃提高玻璃表面化学稳定性用的脱碱方法，使用固体分解方法脱碱，使吸收玻璃丝表面碱金属含量大幅降低，大大降低了倒像器扭转扩散过程中的网格问题。但该种脱碱方法使用固体分解脱碱，因不同温度下固体分解速率具有一定差异，控制难度较大，对于倒像器吸收丝这种丝径较大且脱碱深度要
求较低的玻璃适用性较强，但对于微通道板这种内壁厚度非常小(几微米)，控制要求较高的玻璃，这种脱碱方式很难达到要求。另外，微通道板的特殊结构限制微通道板高温下应处于较为稳定的环境中，固体分解脱碱无法有效的控制脱碱环境，空气中的水和氧气不仅会影响微通道板的性能，还会导致微通道板脱碱过程中产生变形等问题。

技术实现思路

[0010]本专利技术目的在于针对现有技术的不足，提供一种提高微通道板增益及微孔内壁化学稳定性的方法，该方法在满足微通道板基本结构的基础上，保证了微通道板中碱金属的含量，提高了微通道板二次电子发射系数及内壁化学稳定性。
[0011]为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0012]一种提高微通道板增益及微孔内壁化学稳定性的方法，是将经过腐蚀工艺后得到的具有多孔结构的微通道板进行脱碱工艺处理；
[0013]所述脱碱工艺的具体步骤如下：
[0014]S1：将经过腐蚀处理并清洗烘干后的微通道板置于石英篮中，并将石英篮放入洁净的石英玻璃容器中，再将石英玻璃容器置于洁净的马弗炉中，并将马弗炉温度升至380
±
20℃；
[0015]S2：向步骤S2处理后的马弗炉内通入氮气，一段时间后，向氮气中混入脱碱气体，使玻璃表面发生脱碱反应，之后停止通脱碱气体，继续通氮气，最后停止通氮气，马弗炉随炉冷却至室温；
[0016]S3：将步骤S2处理后的微通道板置于弱酸溶液中进行腐蚀后，再置于弱碱溶液中腐蚀，最后置于去离子水中超声振动清洗，清洗后烘干并开始微通道板的下一道处理工序。
[0017]进一步地，步骤S1中的微通道板规格为直径25
±
1mm，厚0.35
±
0.05mm，数量为20
‑
40片。
[0018]进一步地，步骤S1中的马弗炉升温速率为3℃/min。
[0019]进一步地，步骤S2中通入的氮气流量为0.5
‑
6L/min，通入时间为10
‑
20min，停止通脱碱气体后继续通入氮气的时间为20
‑
40min。
[0020]进一步地，步骤S2中脱碱气体的通入时间为5
‑
25min。
[0021]进一步地，所述脱碱气体为氯化氢和二氧化硫中一种或两种。
[0022]进一步地，步骤S2中的脱碱气体的流量为0.1
‑
0.5L/min。
[0023]进一步地，步骤S3中的弱酸溶液为0.3mol/L
‑
0.6mol/L的硝酸溶液，腐蚀时间为3
‑
6min。
[0024]进一步地，弱碱溶液为6wt％
‑
10wt％的氢氧化钠溶液，腐蚀时间为30
‑
60s。
[0025]进一步地，步骤S3中的去离子水超声清洗中，超声频率为120KHz，清洗时间为10
±
5min。
[0026]本专利技术的有益效果在于：
[0027]1、本专利技术的方法是通过对经过腐蚀工艺后的微通道板进行脱碱工艺处理，脱去了适量的碱金属，从而增加了具有高二次电子发射系数物质的占比，增加了微通道板的总体二次电子发射系数，同时，在脱碱过程中，少量的具有高二次电子发射系数的Al2O3通过脱碱吸附在微孔内壁，进一步增加了微通道板的总体二次电子发射系数，提高了微通道板的使
用寿命；另一方面，脱去了适量的碱金属，降低了碱金属在微孔内壁玻璃材料成分中的占比，碱金属占比降低，其在强烈的离子轰击过程中逸失量会减少，从而保证了倍增器的微孔内壁玻璃材料成分或结构，总体化学键强较强，从而提高了其化学稳定性来增强耐铯离子流侵刷能力，在较强的离子轰击状态下具有较高的增益稳定性，进一步提高了微通道板的使用寿命。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高微通道板增益及微孔内壁化学稳定性的方法，其特征在于：将经过腐蚀工艺后得到的具有多孔结构的微通道板进行脱碱工艺处理；所述脱碱工艺的具体步骤如下：S1：将经过腐蚀处理并清洗烘干后的微通道板置于石英篮中，并将石英篮放入洁净的石英玻璃容器中，再将石英玻璃容器置于洁净的马弗炉中，并将马弗炉温度升至380
±
20℃；S2：向步骤S2处理后的马弗炉内通入氮气，一段时间后，向氮气中混入脱碱气体，使玻璃表面发生脱碱反应，之后停止通脱碱气体，继续通氮气，最后停止通氮气，马弗炉随炉冷却至室温；S3：将步骤S2处理后的微通道板置于弱酸溶液中进行腐蚀后，再置于弱碱溶液中腐蚀，最后置于去离子水中超声振动清洗，清洗后烘干并开始微通道板的下一道处理工序。2.根据权利要求1所述的提高微通道板增益及微孔内壁化学稳定性的方法，其特征在于：步骤S1中的微通道板规格为直径25
±
1mm，厚0.35
±
0.05mm，数量为20
‑
40片。3.根据权利要求1所述的提高微通道板增益及微孔内壁化学稳定性的方法，其特征在于：步骤S1中的马弗炉升温速率为3℃/min。4.根据权利要求1所述的提高微通道板增益及微孔内壁化学稳定性的方法，其特征在于：步骤S2中通入的氮气流量为0.5
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6L/min，通入时间...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛汉祺，祝佳祺，张姝丽，郭欣达，万春山，张正君，李臻，乔芳健，李婧雯，刘文伟，
申请(专利权)人：北方夜视技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：