微通道板及其主要特征性能

微通道板（MCP）是超二代、三代微光像增强器中的核心元件之一,其空间分辨能力对于微光像增强器分辨力、传函、光晕（Halo）等性能有重要的影响。基于最先进的超二代和三代像增强器所采用MCP的新技术发展,整理国内外已经开展的研究成果报道,从像增强器成像过程中与MCP直接相关的光电子入射至MCP输入面、MCP电子倍增、倍增电子图像输出3个阶段进行系统梳理分析,明确先进像增强器对于微通道板高空间分辨的具体性能需求。提出国产MCP的发展方向展望：未来几年研制孔径5 μm、开口面积比70%左右、输出电极优化的MCP并批量应用;应用于超二代像增强器的MCP需要开展小孔径扩口以及电子减速膜等新技术研究,使MCP开口面积比达到90%以上、像增强器传函与对比度性能显著提升;应用于三代像增强器的MCP需要开展低放气、低离子反馈MCP研究以支撑无膜三代像增强器的研发,抑制Halo、提高信噪比,在实现无膜MCP的基础上,扩口技术、输入增强膜层技术、电子减速膜等MCP技术均有应用于三代像增强器中的潜力。     

提高微通道板对低能电子探测效率的技术途径

为了提高静电聚焦型微通道板光电倍增管探测效率,重点研究微通道板的探测效率。分析影响微通道板对电子探测效率大小的主要因素,利用微通道板探测效率的理论模型,考虑在垂直入射到输入面的情况下,模拟计算出不同能量（Ee＜1 keV）的入射电子打入非开口区对探测效率的贡献,结合开口区域的探测效率,即获得微通道板总的探测效率,并把模拟计算结果与实际测量相比较,两者基本一致;通过在微通道板的输入端面和通道内壁蒸镀高二次电子发射系数的材料、改变电极蒸镀方式和增加开口面积比,获得接近100%的探测效率,进而有效地提高了这种光电倍增管的探测效率。     

硅微通道板电子倍增器

本文采用感应耦合等离子体刻蚀机(ICP)和低压化学气相淀积(LPCVD)技术制备了硅微孔列阵和连续打拿极,得到具有一定性能的硅微通道板.同时分析讨论了微孔列阵的表面形貌、反应离子刻蚀的尺寸效应以及电子增益系数等问题.与传统工艺相比,新工艺将微通道板基体材料与打拿极材料的选择分开、微孔列阵形成和连续打拿极制作过程分开,以MCP性能的突破找到了新途径.     

微通道板腐蚀工艺研究

根据微通道板芯皮料玻璃的性质,选择了腐蚀工艺的腐蚀液,即HCl和NaOH溶液.利用真空压差法和显微镜形貌分析法,检测和分析了微通道板腐蚀工艺中通道的腐蚀进程.在腐蚀过程中,利用测量微通道板质量损失法衡量了腐蚀的程度,并检查了腐蚀效果.依据实验结果分析,提出了有效的微通道板酸-碱-酸交替腐蚀工艺以及具体的工艺参数.采用此工艺,可使芯料和芯皮料扩散层被完全腐蚀,同时避免了皮料被腐蚀,得到了光滑的通道壁,形成稳定的二次电子发射层.     

微通道板及其真空处理工艺研究

本文主要介绍几种新型的微通道板（ＭＣＰ）。同时简单叙述采用热烘烤和紫外光照射清洗技术对ＭＣＰ进行真空处理的工艺研究过程和结果，采用这种ＭＣＰ作为电子倍增器的光电倍增管，其性能稳定，寿命达１０００ｈ以上。     

三代微通道板记忆效应研究

针对三代微通道板在制作像增强器中出现的电子记忆效应现象进行分析,指出记忆效应的产生机理是通道内壁表面的多孔介质膜(PbO-Al2O3-SiO2系铅铝硅酸盐玻璃)引起的自激发射.分析了多孔介质膜的结构和形成原因,提出了采用调整玻璃材料中SiO2含量、优化金属氧化物的引入种类及数量改进通道内壁结构.工艺上采用减少皮料被酸碱腐蚀的时间和降低还原温度以减少多孔介质膜的形成.实验结果表明,采用新的材料配方,优化的三次酸碱腐蚀和520～560 ℃氢还原工艺消除了微通道板的记忆效应,提高了像增强器的信噪比.     

基于微通道板光电倍增管性能研究

近年来,微通道板光电倍增管(MCP-PMT)是指以微通道板为电子倍增系统的光电倍增管,与传统的静电聚焦打拿极相比,在结构上使得电子从光电阴极到阳极的距离大大减小,加上微通道板的电子倍增特性等优点,使该种光电倍增管在较多领域得到了广泛应用,研究其性能,对于设计、制造高性能的微通道板光电倍增管具有指导意义.基于这种情况,本文简要介绍了光电倍增管的国内外研究现状,并对两者进行了对比分析,对基于微通道板光电倍增管的结构及工作原理进行了叙述,然后对光电倍增管的响应性能、抗电磁场性能、增益性能和暗电流性能进行了研究,从而为关注这一话题的研究人员提供理论依据.     

阳极氧化铝微通道板研究的进展

微通道板(Microchannel Plates,MCP)是一种先进的电子倍增器件,在微光夜视等多个领域有着广泛的应用.传统铅硅酸盐玻璃微通道板(Lead Silicate Glass Microchannel Plates,LSG-MCP)越来越不能满足小孔径、高分辨率、环境友好等方面的要求,寻求替代产品成为研究热点.详细介绍了一种新型微通道板—阳极氧化铝微通道板(Anodic Aluminum Oxide Microchannel Plates,AAO-MCP)的研究进展,包括多孔AAO的特点、微通道的形成、功能层的制备、计算机模拟等.AAO-MCP具有孔径小、面积大、耐强磁场、工作温度范围宽等特点,应用前景广阔.最后分析了AAO-MCP存在的问题以及未来发展方向.     

带膜微通道板的工艺和特性研究

微通道板(MCP)电子透射膜是决定Ⅲ代微光像管稳定性和可靠性的主要因素.采用有机衬底掩膜技术和冷基底溅射相结合的方法在MCP输入面制备非晶态Al2O3电子透射膜,测量了带膜MCP紫外光辐照清洗前后的电学特性. 讨论在多孔MCP输入面形成连续电子透射膜与气体辉光放电的关系,工艺失败对MCP的危害性.     

制作微通道板的玻璃纤维拉丝炉温度场研究

制作微通道板的玻璃纤维需要经过拉丝炉拉制而成,拉丝炉的温度场分布直接影响丝径的均匀性,而目前缺乏制作微通道板的玻璃纤维拉丝炉的理论研究,依靠经验所设计的拉丝炉性能差异较大,为此本文根据拉丝炉的实际结构,构建对应的三维模型,利用热传递理论对模型进行分析,重点研究炉芯中心位置、加热温度均匀性和保温层均匀性对拉丝炉内部温度场...     

Cathodoluminescence Study of InP Photonic Structures Fabricated by Dry Etching

Ridge waveguides fabricated by inductively coupled plasma (ICP) etching using chlorine-based gases were studied by spectrum image cathodoluminescence (CL). Structures with different dimensions (height and width) were studied, evidencing the generation of defects during ICP processing. Using the CL spectrum images, the distribution of the stresses induced by the defects was mapped. The residual stresses depend on the dimensions of the waveguides. Using finite-element analysis the strain distribution was reproduced. The initial strain conditions provided a picture of the distribution of the defects generated by the etching process, showing differences between the etched floor, the side-walls of the waveguides, and the unetched top surface. The possible mechanisms for defect formation, as well as the possible identity of the defects, are discussed.     

Si基体二维深通道微孔列阵刻蚀技术

Si材料二维深通道微孔列阵是新型二维通道电子倍增器的基体,其可以采用感应耦合等离子体(ICP)刻蚀和光电化学(PEC)刻蚀等半导体工艺技术实现。简述了ICP工艺原理和实验方法,给出了微孔直径6～10μm、长径比约20、平均刻蚀速率约1.0μm/min的实验样品,指出了深通道内壁存在纵向条带不均匀分布现象、成因和解决途径;重点论述了微孔深通道列阵PEC刻蚀原理和实验方法,在优化的光电化学工艺参数下,得到了方孔边长3.0μm、中心距为6.0μm、深度约为160μm的n型Si基二维深通道微孔列阵基体样品,得出了辐照光强、Si基晶向与HF的质量分数是影响样品质量的结论,指出了光电化学刻蚀工艺的优越性。     

光电化学腐蚀法制备高长径比硅微通道

在高长径比硅微通道光电化学腐蚀中,需要根据通道尺寸要求实时修正腐蚀电流.研究了物质输运、暗电流对腐蚀电流控制的影响,并提出了腐蚀电流的控制曲线.根据电解液扩散方程和边界条件,推导出通道尖端处HF质量分数与通道长度的关系.根据腐蚀后的暗扫描I-V曲线计算出暗电流密度.与腐蚀电流密度相比,阴离子表面活性剂的暗电流可忽略不计,进而获得了腐蚀电流修正曲线.根据腐蚀电流修正曲线,通过控制光照强度制备出高长径比(大于60)的等径硅微通道阵列.对修正的腐蚀电流进行调整,制备出通道尺寸空间周期性变化的硅微通道结构.研究结果可为高长径比硅微通道的制备提供技术方法.     

微通道板表面羟基化工艺研究北大核心

研究了3种微通道板基底羟基化的方法,测量了羟基化处理后微通道板基底表面水接触角及通道端面的形貌变化,分析了各种方法中微通道板基底的亲水性和腐蚀情况。实验结果表明:氨水双氧水溶液对基体表面的亲水性能提升不大,NaOH溶液对基体有腐蚀作用,经食人鱼溶液处理的基体表面亲水性明显提高且无腐蚀作用。研究了微通道板在食人鱼溶液中的浸泡时间和浸泡温度对表面亲水性的影响。结果表明:随着浸泡温度的增加,微通道板表面水接触角先减小后增大,当温度为80℃时达到极小值,浸泡时间对微通道板表面的亲水性影响不大。最终确定了微通道板表面羟基化工艺:浸泡温度为80℃,静置时间为20~60 min。     

微通道板清洗设备研制

基于微通道板的清洗工艺,设计了清洗设备的结构,并对设备的核心部件详细说明.利用液体射流喷射实现喷淋清洗,采用液体液下喷射循环实现液体的紊流,减少了搅动和传动系统为系统带来的复杂性.利用超声和兆声双频率清洗实现了对MCP不同粒径腐蚀产物和污染物的清洗,工作槽斜底式设计和频率扫描改进槽内声场的均匀性,功率精度达到±10%.储液槽预热结合在线加热,使液体温度精度达±0.5℃,改善了MCP清洗主要工艺参数的稳定性和一致性,体现了湿法清洗的独创性和实用性,实现了清洗工艺过程的半自动化.     

碲镉汞干法刻蚀速率的微负载效应研究

报道了碲镉汞干法刻蚀技术的刻蚀速率的一些研究结果。在同样的刻蚀条件下,当刻蚀区域的图形面积过小,刻蚀剂不易进入刻蚀区域,生成物也不易快速转移出去,使刻蚀速率变慢,这种效应可以等效于刻蚀的微负载效应。而当刻蚀区域的面积过大,刻蚀剂很快被消耗,也会使刻蚀速率变慢,这种效应称为负载效应。采用在同一碲镉汞芯片上制作不同刻蚀面积区域进行刻蚀,比较不同刻蚀面积对刻蚀速率的影响。     

二氧化硅干法蚀刻参数的优化研究

阐述了二氧化硅干法蚀刻的原理和主要的蚀刻参数.应用正交实验,进行了蚀刻速率、均匀性、选择比等主要蚀刻参数的优化,得出主要工艺参数的设置方法和理想条件漂移时的调整方法以及优化选择比的蚀刻方案.