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.     

微通道板双面抛光技术

基于微通道板皮料、芯料、实体边玻璃材料的特点,分析了微通道板的双面抛光机理,研究了抛光工艺参数(抛光粉、抛光压力、抛光液pH值等)对MCP平面粗糙度、表面质量的影响,提出了微通道板的抛光工艺及参数:抛光粉应选择莫氏硬度为6、粒度为1.5μm的CeO2;抛光压力和时间按照特定的台阶式工艺进行.抛光液的pH值对MCP表面粗糙度有较明显的影响,pH值会随抛光时间延长而升高,宜控制在6～8.     

铅玻璃微通道板芯料的腐蚀和扫描电镜检测

本文用亲电性腐蚀液、静置腐蚀法腐蚀实芯丝铅玻璃微通道板的芯料,并用扫描电镜和X射线能谱仪分析其形貌和化学成份。结果表明,用本腐蚀法可获得内壁光滑、增益高、噪声低的通道板。 文中还提出了一种测量腐蚀速度的新方法。测量结果可靠、重复性好。     

原子层沉积法制备微通道板发射层的性能

随着微通道板的不断发展与完善,通过改善传统工艺提升其性能越来越困难,开发提升微通道板性能的新技术迫在眉睫。纳米薄膜材料的发展及其制备技术的成熟为微通道板的发展提供了契机,利用原子层沉积技术在通道内壁沉积一层氧化铝纳米薄膜,作为二次电子发射功能层,可以增强通道内壁的二次电子发射能力,从而提升微通道板的增益性能。通过优化原子层沉积工艺参数可以在微通道板的通道内壁沉积厚度均匀的氧化铝薄膜。研究结果表明,微通道板增益随沉积氧化铝厚度的变化而变化,在氧化铝厚度为60 cycles时,施加偏压800 V时增益可达56 000,约为正常微通道板增益的12倍。     

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。     

电化学腐蚀MCP中载流子传输特性作用与影响分析

结合半导体能带理论以及电荷传递理论,阐述了电化学刻蚀硅微通道过程中的输运原理;在电化学腐蚀MCP以n-型（100）晶向单晶硅为研究对象,设计实验,找出硅片中载流子的最佳激发波长为850 nm,以磷离子注入工艺制备的欧姆接触层能产生更多的光生空穴,以微通道板几何结构建立模型,模拟微通道尖端结构对载流子的收集情况,发现载流子在尖端聚集,侧壁被钝化保护,使通道沿尖端方向生长,从而分析不同工艺条件对运输特性的作用与影响分析。     

硅微通道板像增强器的研究

微通道板作为电子倍增器件可以对电子、离子、紫外和软X射线进行探测和成像.传统微通道板制备是采用玻璃纤维拉制和氢还原等技术,提出分别采用半导体体微加工和电化学腐蚀制备硅微通道板的新技术.在干法刻蚀中采用 ICP 技术制备了孔径为 6～20 μm、间隔4～8 μm、长径比 15～30 的硅微通道板,初步试验结果为对于长径比为 16 的样品,电子增益为 102 数量级.同时,开展了湿法电化学腐蚀技术制作硅微通道板的研究,分析讨论了电化学腐蚀微通道板的机理.结果表明,干法和湿法刻蚀技术可以制备高长径比硅微通道板,与 ICP 技术型比,电化学腐蚀具有较低的成本.     

微通道板清洗技术

基于微通道板材料和结构特性,分析了微通道板工艺制造过程中表面污染物的来源,并对其成分进行分析和归类.针对污染物的不同类型和形态,提出了相应的物理、化学清洗方法,主要包括:有机溶剂清洗、清洗液清洗、超声清洗等技术.通过理论分析及实验总结找出了适用于微通道板不同工序的清洗技术及工艺参数,为提高微通道板的表观质量提供了有效的清洗方法.     

近贴型像增强器中微通道板输入端电场模拟研究

微通道板输入端的电场分布影响光生电子的运动轨迹和近贴型像增强器的性能。由于微通道板内大量的微通道孔使微通道板和光阴极之间的电场分布复杂化,为此本文采用有限元仿真分析软件Ansoft Maxwell 3D模拟并建立了微通道板结构和像增强器中微通道板输入端电场分布的关系模型。根据电场模拟结果分析了微通道板中不同孔径直径、孔径间距、微通道板孔的倾斜角及扩口情况对通道板输入端处电场分布情况的影响。同时讨论了电场分布变化对光生电子的运动轨迹及分辨力的影响。这项研究对高品质的微通道板的制备提供了理论基础。     

MCP噪声因子特性研究

微通道板(简称MCP)是决定像增强器信噪比的关重件,MCP的噪声因子是对MCP噪声特性进行评价研究的主要参数。通过对不同材料、不同腐蚀工艺、不同烧氢工艺制备的MCP以及不同工作条件下MCP的噪声因子进行测试分析,研究不同制备工艺、不同工作条件下MCP的噪声特性,最终得出了最优噪声性能的MCP制备工艺和工作条件,结果表明采用B材料,采用混合类腐蚀液腐蚀工艺,尽可能长的烧氢时间,可获得较低噪声因子的MCP,同时适当增加入射电子能量和微通道板工作电压以改善通道板噪声特性,提高像管成像质量,这些研究成果为进一步降低MCP噪声因子提供了理论和工艺指导。     

防离子反馈MCP噪声因子测试与分析

噪声因子是输入信噪比和输出信噪比的比值,能够反映微通道板的噪声特性,是影响微光像增强器信噪比的主要因素。为探寻降低微光像增强器中防离子反馈微通道板噪声因子的技术途径,根据微通道板噪声因子定义和测试原理,构建了防离子反馈微通道板噪声因子测试系统。由于防离子反馈微通道板的输入面镀覆有一层薄膜,其对微通道板的噪声因子有较大影响。因此,利用噪声因子测试系统重点测试了有、无防离子反馈膜以及不同材料、不同孔径、不同输入电子能量、不同微通道板作电压条件下的微通道板噪声因子,获得了微通道板噪声因子与输入电子能量、微通道板电压之间的关系,为降低防离子反馈微通道板噪声提供了有效的技术指导。     

采用干法刻蚀进行微通道板扩口理论模型研究

开口面积比是微通道板（MCP）重要的性能指标,在MCP输入面进行扩口,对于MCP的探测效率、噪声因子等参数有显著的提升作用,在微光夜视仪、粒子探测器等军用、民用领域具有巨大的应用潜力。采用湿法腐蚀进行微通道板扩口,面临工艺一致性差、选择性腐蚀造成锥度尺寸难以达标等难题,实质性批量应用非常困难。针对扩口MCP难以制作和应用的问题,提出一种采用干法刻蚀进行MCP扩口的方法,阐述了干法刻蚀进行MCP扩口原理及可行性。通过建立理论模型研究干法刻蚀工艺参数如刻蚀角度、刻蚀时间等对于MCP开口面积比、通道内刻蚀深度、通道内壁刻蚀锥度等性能参数的影响,计算出合适的工艺参数范围,为开展实验研究奠定了基础。     

硅基微通道板微孔结构形貌的实验研究

硅基微通道板(MCP)的重要技术挑战之一就是如何在硅基上制作高深宽比的微孔阵列结构。采用光助电化学刻蚀方法研究硅基高深宽比微孔阵列制作技术。考虑到实际反应条件下的物质输送、刻蚀液浓度、光照条件、温度等因素的影响都体现在刻蚀电流与电压上,重点研究了电流、电压与微结构形貌之间的关系。通过空间电荷区的大小以及刻蚀电流与溶液浓度之间的关系,得到合理的刻蚀参数。在5inch(1inch=2.54cm)硅基上制作出深度达200μm以上的均匀深孔,得到大面积、高深宽比的均匀微孔阵列,满足微通道板对结构形貌的要求。     

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.     

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.     

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...     

微通道板的研制

通道式电子倍增器矩阵(CEMA)又称微通道板(MCP)是由特殊玻璃制成的单通道电子倍增器平行排列成的。MCP是多种带能粒子和光子的探测器,它可以提供一个增益高和均匀性好的大的工作面。 本文概述了MCP的工作原理,介绍了制造MCP的主要工艺,简要讨论了MCP的基本参数和应用。