一种用高分子填料制备微通道板的方法与流程

本发明属于微光学元件制造技术领域，特别涉及一种用高分子填料制备微通道板的方法。

背景技术：

微通道板（microchannelplate，简称mcp）是一种具有电子倍增作用的微孔阵列元件，由于其具有高增益、低噪音、高分辨率、宽频带、低功耗、长寿命及自饱和效应等特点，而被广泛用于微光像管、光电倍增管、摄像管以及粒子探测器。

目前，mcp的制备方法主要是实心酸溶法，该法制备mcp的关键在于所用玻璃纤维是由可被酸刻蚀的芯料玻璃棒和外套皮料玻璃管一并拉制形成，二种玻璃纤维规则排列成束经高温熔合后切成薄玻璃片，再经酸蚀去除芯玻璃而形成多孔结构。该法具有两个突出的问题，一是在制备过程中必须使用酸性极强的溶剂（如浓硫酸、浓硝酸等）作为腐蚀剂，这不仅给生产人员身体带来极大的伤害，还降低了皮玻璃和包边骨架玻璃的力学强度，从而导致微通道板变形，此外，随着微通道板应用器件成像清晰度及分辨率要求的提升，微通道板的微通道直径一直在缩小，目前，主流微通道板的微孔直径为6~8um，而且已有4um、2um微通道板的报道，实心酸蚀法由于自身的缺陷，酸蚀芯玻璃产生的残渣在较小孔径的微通道板中难以排出，限制了孔径更小、分辨率更高的微通道板的研发进程。另一个突出问题是玻璃纤维经过酸蚀去除芯玻璃后，微通道表面不平整，存在大量的凹凸结构，这降低了微通道板的倍增幅度。

空芯法制备微通道板的关键在于所用玻璃纤维是由皮料玻璃管拉制形成中空纤维，规则排列成束经高温熔合后加上包边玻璃，经切片、研磨、抛光等工序，形成多孔结构。从而根本上避免了实心酸溶法引起的问题，形成的微通道表面光滑平整、无凹凸结构，电子增益更强。但是这种方法的缺陷是中空纤维成束形成的初级微通道板在切片、研磨、抛光等后处理工序中容易发生大幅的碎裂和变形，不能保存原有的微通道板多孔结构。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于，提供一种用高分子填料制备微通道板的方法，所要解决的技术问题是在用空芯法制备微通道板时，防止初级微通道板在后处理工序中发生碎裂和变形。

本发明的目的及所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的。

一种用高分子填料制备微通道板的方法，包括如下步骤：

（1）初级微通道板的制备：

若干中空纤维规则排列为中空纤维束，所述中空纤维束620~630℃高温融合后在外表面加包边玻璃；

（2）灌装初级微通道板进行后处理：

将高分子填料加热熔融，熔融后的高分子填料灌装到初级微通道板中；灌装完成待高分子填料固化后对所述初级微通道板进行切片、研磨去毛边、抛光等后处理工序；

（3）清洗初级微通道板：

采用有机溶剂清洗所述处理过的初级微通道板制得微通道板成品。

作为优选，所述中空纤维束为正六边形结构。

作为优选，所述高分子填料是由蜡、树脂、地沥青任意组份组成的混合物。

作为进一步优选，所述混合物为费托蜡、合成蜡、聚乙烯蜡、褐煤蜡、石蜡中的一种或几种的混合物。

作为优选，所述初级微通道板孔径为0.1~100um。

作为优选，所述高分子填料加热温度为90~300℃，所述加热熔融后的高分子填料粘度系数为60~300mpa.s、体积热膨胀系数为0.66~1.00×10^-3/℃，所述加热熔融后的高分子填料易于填充到初级微通道板的孔径中。

作为进一步优选，所述加热熔融后的高分子填料粘度系数由旋转粘度计测定，所述旋转粘度计在90℃恒温条件下工作。

作为优选，所述有机溶剂为丙烷、丁烷、戊烷、2-甲基丁烷、己烷、2-甲基戊烷、2,2-二甲基丁烷、2,3-二甲基丁烷、庚烷、庚烷异构体、辛烷、2,2,4-三甲基戊烷、2,2,3-三甲基戊烷、壬烷、2,2,5-三甲基己烷、癸烷、十二烷、石油醚、汽油、煤油、溶剂石脑油、不饱和脂肪烃、混合戊烯、环戊烷、甲基环戊烷、环己烷、甲基环己烷、乙基环己烷、1,1-联环己烷、对孟烷（萜烷）、环己烯、蒎烯、1,8-萜二烯、苯、苯乙烯、环己基苯、甲苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯、二甲苯、乙苯、二乙基苯、异丙基苯、丁基苯、戊基苯、二戊基苯、三戊基苯、四戊基苯、十二烷基苯、双十二烷基苯、戊基甲苯、1,3,5-三甲基苯、对异丙基甲苯、联苯、萘、四氢化萘、十氢化萘、松节油、松油、樟脑油、氯甲烷、二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、氯乙烷、1,2-二氯乙烷、1,1-二氯乙烷、1,1,1-三氯乙烷、1,1,2-三氯乙烷、1,1,1,2-四氯乙烷、1,1,2,2-四氯乙烷、五氯乙烷、六氯乙烷、1,1-二氯乙烷、1,2-二氯乙烯、三氯乙烯、四氯乙烯、氯丙烷、2-氯丙烷、1,2-二氯丙烷、1,2,3-三氯丙烷、3-氯丙烯、氯丁烷、2-氯丁烷、1-氯-2-甲基丙烷、2-氯-2-甲基丙烷、氯戊烷、混合氯代戊烷、二氯戊烷、氯己烷。1-氯-2-乙基己烷、溴甲烷、溴仿、溴乙烷、1,2-二溴乙烷、1,1,2,2-四溴乙烷、溴丙烷、2-溴丙烷、氯溴甲烷、1-溴-2-氯乙烷、氯苯、邻二氯苯、间二氯苯、对二氯苯、1,2,4-三氯苯、邻氯甲苯、对氯甲苯、溴苯、邻二溴苯、α-氯萘、氯化萘、α-溴萘、氟（代）苯、三氟甲苯、六氟代苯、一氟三氯甲烷、一氟二氯甲烷、三氟一溴甲烷、二氟一氯乙烷、1,1,2-三氯-1,2,2-三氯乙烷、1,2-二氟-1,1,2,2-四氯乙烷、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、另丁醇、特丁醇、戊醇、2-甲基丁醇、异戊醇、另戊醇、3-戊醇、特戊醇、杂醇油、己醇、4-甲基-2-戊醇、2-乙基丁醇、2-甲基戊醇、庚醇、2-庚醇、3-庚醇、辛醇、2-辛醇、2-乙基己醇、3,5,5-三甲基己醇、壬醇、2,6-二甲基-4-庚醇、癸醇、十一醇、5-乙基-2-壬醇、十二醇、三甲基壬醇、十四醇、十七醇、环己醇、2-甲基环己醇、3-甲基环己醇、4-甲基环己醇、苯甲醇、α-萜品醇、松香醇、乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、2,3-丁二醇、1,5-戊二醇、2-丁烯-1,4-二醇、2-甲基-2,4-戊二醇、2-乙基-1,3-乙二醇、甘油、2-乙基-2-（羟甲基）-1,3-丙二醇、1,2,6-己三醇、苯酚、甲酚、邻甲酚、间甲酚、对甲酚、二甲酚、乙醚、丙醚、异丙醚、丁醚、异戊醚、己醚、乙基乙烯基醚、丁基乙烯基醚、苯甲醚、苯乙醚、丁基苯基醚、戊基苯基醚、甲氧基甲苯、乙基苄基醚、二苯醚、二苄醚、邻二甲氧基苯、1,2-环氧丙烷、1,2-环氧丁烷、二噁烷、三噁烷、呋喃、2-甲基呋喃、四氢呋喃、四氢吡喃、桉树脑、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、乙二醇二丁醚、二甘醇二甲醚、二甘醇二乙醚、二甘醇甲乙醚、二甘醇二丁醚、甘油醚、冠醚、甲缩醛、乙缩醛、丙酮、甲基丙酮、丁酮、2-戊酮、3-戊酮、2-己酮、4-甲基-2-戊酮、2-庚酮、3-庚酮、4-庚酮、2,6-二甲基-4-庚酮、2,5-己二酮、2,6,8-三甲基-4-壬酮、丙酮油、异亚丙基丙酮、佛尔酮、异佛尔酮、环己酮、甲基环己酮、苯乙酮、甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、异丁酸、戊酸、异戊酸、特戊酸、己酸、2-乙基丁酸、辛酸、2-乙基己酸、油酸、乙酐、丙酸酐、丁酸酐中一种或几种的混合溶剂。

本发明的有益效果是该制备方法在于不使用强酸，保证了微通道板的力学强度和多孔结构的完整性，避免微通道板发生变形，提高了分辨率、增加了电子倍增的幅度。采用高分子填料灌装微通道板防止初级微通道板在后处理工序中发生碎裂和变形，保存了原有的微通道板多孔结构。

附图说明

图1是空芯法应用本发明高分子填料制备微通道板的流程示意图。

图2是本发明高分子填料在空芯法制备微通道板中的关键部分示意图。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明作进一步阐述，以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但其仅是本发明的较佳实施方式，不以任何形式限制本发明。故凡依本发明专利申请范围所述的特征及原理所做的等效变化，均包括于本发明专利申请范围内。

实施例1

（1）初级微通道板的制备：

若干中空纤维规则排列为正六边中空纤维束，所述正六边中空纤维束在620℃温度下融合，在融合后的外表面加包边玻璃，所得初级微通道板的孔径为50um；

（2）灌装初级微通道板进行后处理：

将高分子填料在120℃温度下熔融，在90℃恒温条件下，旋转粘度计测得所述加热熔融后的高分子填料的粘度系数为78mpa.s，所述加热熔融后的高分子填料的体积热膨胀系数为0.75×10^-3/℃，将熔融后易于灌装的高分子填料灌装到初级微通道板中；冷却一段时间待该高分子填料固化，固化后的高分子填料具有较大的硬度和脆性，易于切片、研磨、抛光等冷加工处理；该高分子填料为费托蜡和褐煤蜡的混合物，费托蜡和褐煤蜡的重量比例为1：4；

（3）清洗初级微通道板：

采用重量比为40%乙醇和60%环己烷两者混合物清洗所述处理过的初级微通道板制得微通道板成品。

实施例2

（1）初级微通道板的制备：

若干中空纤维规则排列为正六边中空纤维束，所述正六边中空纤维束在630℃温度下融合，在融合后的外表面加包边玻璃，所得初级微通道板的孔径为20um；

（2）灌装初级微通道板进行后处理：

将高分子填料在120℃温度下熔融，在90℃恒温条件下，旋转粘度计测得所述加热熔融后的高分子填料的粘度系数为100mpa.s，所述加热熔融后的高分子填料的体积热膨胀系数为0.66×10^-3/℃，将熔融后易于灌装的高分子填料灌装到初级微通道板中；冷却一段时间待该高分子填料固化，固化后的高分子填料具有较大的硬度和脆性，易于切片、研磨、抛光等冷加工处理；该高分子填料为费托蜡、褐煤蜡、石蜡三者的混合物，费托蜡、褐煤蜡、石蜡三者的重量比例为1：3：4；

（3）清洗初级微通道板：

采用重量比为20%的丙酮、30%甲苯和50%石油醚三者混合物清洗所述处理过的初级微通道板制得微通道板成品。