CN103794429A - 方形柱面实芯微通道板的制备装置及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种方形柱面实芯微通道板的制备装置，包括：真空加热炉、方形定位架、方形平面实芯微通道板、方形柱面胎具；所述方形柱面胎具置于真空加热炉腔体的底部中心位置；所述方形定位架置于方形柱面胎具的台阶处，用来固定所述方形平面实芯微通道板，防止其滑落；所述方形定位架的内置方形的长度和宽度略大于方形平面实芯微通道板的长度和宽度，方形定位架的高度超过方形柱面胎具的柱面表面的顶点达到方形平面实芯微通道板侧面的中心位置。本发明的方形柱面实芯微通道板的制备装置及制备方法，利用自重力热成型的原理，制备方形柱面实芯微通道板，成型质量容易控制，成型速度快，质量好。
Description
技术领域
本发明属于X射线、γ射线、紫外线、带电粒子的探测技术领域，具体涉及一种方形柱面实芯微通道板的制备装置及制备方法。
背景技术
平面微通道板是一种二维连续电子倍增的电真空器件，它是由许多具有连续电子倍增能力的通道按一定的几何图案排列而成。在其两端加上一定的电压，能够获得很高的电子增益，对极其微弱的二维电子图像进行倍增和放大。
微通道板既可用于探测从近红外到硬X射线波段的光辐射，也可用于探测电子、离子、α粒子及γ射线和宇宙射线。目前，微通道板主要应用于光子计数成像探测和微光夜视成像等领域，使用微通道板作为像增强器的位置灵敏光子计数成像探测器已经被广泛应用于空间科学（空间天文学、空间等离子体物理学、深空探测等）、同步辐射物理学、化学、材料科学、光学（荧光成像、拉曼光谱）和生物医学等领域。
平面微通道板的制造过程是将芯料（实芯棒料）与皮料（空心玻璃管）套在一起，经过拉单丝、排丝、拉复丝、熔片、切片、两个表面光学抛光等工序而制成平面实芯微通道板，然后将平面实芯微通道板浸入盐酸溶液中进行腐蚀，芯料被腐蚀掉，剩下皮料，除边缘外平面实芯微通道板的其余部分成为网状的空芯面板，再放入高温氢气炉中还原，冷却后在真空镀膜机蒸镀一层导电电极，经检验合格后成为平面微通道板成品。
对于使用基于罗兰园设计的高分辨率成像光谱仪器，其焦平面是柱面，平面微通道板不能满足成像质量要求，而方形柱面微通道板可以消除由于离焦所造成的图像分辨率变差，进而提高基于罗兰园设计的高分辨率成像光谱仪器的成像质量，因此，制备方形柱面微通道板是业内人士极为关注的问题。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中存在的技术问题，提供一种方形柱面实芯微通道板的制备装置及制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：
一种方形柱面实芯微通道板的制备装置，包括：真空加热炉、方形定位架、方形平面实芯微通道板、方形柱面胎具；
所述方形柱面胎具置于真空加热炉腔体的底部中心位置；
所述方形定位架为一由四个面围起得到的方框体，相邻面互相垂直；
所述方形柱面胎具的上部设有一圈台阶，所述台阶内的方形柱面胎具的顶部设有一柱面凸起；所述方形平面实芯微通道板置于所述方形柱面胎具的顶部的柱面凸起上；
所述方形定位架置于方形柱面胎具的台阶处，用来固定所述方形平面实芯微通道板，防止其滑落；
所述方形定位架的内置方形的长度和宽度略大于方形平面实芯微通道板的长度和宽度，方形定位架的高度超过方形柱面胎具的柱面表面的顶点达到方形平面实芯微通道板侧面的中心位置。
上述技术方案中，所述方形平面实芯微通道板的长宽尺寸为：20～40mm×70～100mm；厚度为0.3～2mm。
上述技术方案中，所述方形柱面胎具的材料为不锈钢。
上述技术方案中，所述真空加热炉的内部加热空间为300mm×300mm×300mm，均温区空间为200mm×200mm×200mm，均温区内温度均匀性为±2℃，控温精度为±1℃，均温区温度范围为室温～1000℃。
上述技术方案中，用所述的制备装置来制备方形柱面实芯微通道板的制备方法，包括以下步骤：
将装有方形平面实芯微通道板的胎具固定在真空加热炉内；
将真空加热炉腔体抽成真空度达到好于3×10-5Pa状态后，启动真空加热炉，以约5℃/min的速率升温，当炉内温度上升到方形平面实芯微通道板的软化温度时，保温20-30分钟，在此过程中方形平面实芯微通道板在自身重力的作用下逐渐向下弯曲而成型为柱面方形实芯微通道板，该方形柱面实芯微通道板柱面的矢高和曲率半径与方形柱面胎具的柱面表面的矢高和曲率半径相同；
最后，关闭真空加热炉，冷却后将制成的方形柱面实芯微通道板取出。
上述技术方案中，所述方形柱面实芯微通道板的宽度w为20mm～40mm，长度d为60mm～100mm，柱面的曲率半径R与d的比为0.8～20.0，厚度为0.3mm～2mm。
上述技术方案中，所述方形柱面实芯微通道板的柱面的曲率半径R与d的比为1.0～4.0，厚度为0.5mm～1mm。
本发明具有以下的有益效果：
本发明的方形柱面实芯微通道板的制备装置及制备方法，利用自重力热成型的原理，制备方形柱面实芯微通道板，成型质量容易控制，成型速度快，质量好。
对于使用基于罗兰园设计的高分辨率成像光谱仪器，其焦平面是柱面，平面微通道板不能满足成像质量要求，根据本发明的制备得到的方形柱面实芯微通道板，可以消除由于离焦所造成的图像分辨率变差，进而提高基于罗兰园设计的高分辨率成像光谱仪器的成像质量。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1是建立的方形柱面实芯微通道板制备装置结构示意图；
图2方形定位架的立体结构示意图；
图3是图2的长度方向的纵向剖视图；
图4是图2的俯视图；
图5是方形柱面胎具的立体结构示意图；
图6是图5的长度方向的纵向剖视图；
图7方形柱面实芯微通道板的立体示意图；
图8是图7的长度方向的纵向剖视图；
图9是图7的俯视图。
图中的附图标记表示为：
1-真空加热炉、2-方形定位架、3-方形平面实芯微通道板、4-方形柱面胎具、5-真空加热炉腔体、6-方形柱面实芯微通道板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做以详细说明。
步骤1：建立方形柱面实芯微通道板的制备装置，该装置如图1-6所示，该制备装置包括真空加热炉1、方形定位架2、方形平面实芯微通道板3、方形柱面胎具4。其方形定位架2如图2、图3、图4所示；方形柱面胎具4如图5、图6所示；方形柱面胎具4置于真空加热炉腔体5的底部中心位置，将方形平面实芯微通道板3置于方形柱面胎具4顶部，方形定位架2置于方形柱面胎具4的台阶处将方形平面实芯微通道板3固定防止其滑落，方形定位架2的内置方形的长度和宽度略大于方形平面实芯微通道板3的长度和宽度，方形定位架2的高度超过方形柱面胎具4的柱面表面的顶点达到方形平面实芯微通道板3侧面的中心位置。
按图1所示的结构，其中真空加热炉1是功率为几十kW的方形高温钼片加热炉，除了它的下内表面没有安装钼片之外，其余五个内表面均安装了钼片，其中一个侧面安装了门，在钼片的外部有五层不锈钢屏作为隔热层，真空加热炉1的内部加热空间为300mm×300mm×300mm，均温区空间为200mm×200mm×200mm，均温区内温度均匀性为±2℃，控温精度为±1℃，均温区温度范围为室温～1000℃，方形定位架2为不锈钢材料的方形筒状物，其内壁的长度和宽度大于方形平面实芯微通道板3的长度和宽度，方形平面实芯微通道板3的尺寸为（20～40）mm×（70～100）mm，厚度为0.3～2mm，方形柱面胎具4为不锈钢材料，上部的上表面为柱面的方形，柱面的曲率半径与要制作的方形柱面实芯微通道板6的上下表面均为柱面的曲率半径相同，其柱面表面经过抛光处理后粗糙度能达到好于1nm。真空加热炉腔体的腔体内壁500～800mm，使用真空泵将其抽成真空。
步骤2：制备方形柱面实芯微通道板3，即利用步骤1所建立的方形柱面实芯微通道制备装置制备方形柱面实芯微通道板。将装有方形平面实芯微通道板3的胎具固定在真空加热炉1内，将真空加热炉腔体5抽成真空度达到好于3×10-5Pa状态后，启动真空加热炉1，以约5℃/min的速率升温，当炉内温度上升到方形平面实芯微通道板3的软化温度时，保温20-30分钟，在此过程中方形平面实芯微通道板3在自身重力的作用下逐渐向下弯曲而成型为柱面方形实芯微通道板，该微通道板柱面的矢高和曲率半径与方形柱面胎具4的柱面表面的矢高和曲率半径相同；最后，关闭真空加热炉1，冷却后将制成的方形柱面实芯微通道板取出。
该方形柱面实芯微通道板6的厚度t为0.3mm～2mm，中部为一方形的上下表面均为柱面的板状物。方形柱面实芯微通道板6的宽度w为20mm～40mm，长度d为60mm～100mm，柱面的曲率半径R与d的比为0.8～20.0。
按上述步骤1和步骤2方法制备出的方形柱面实芯微通道板如图7、图8和图9所示；该方形柱面实芯微通道板6的矢高和曲率半径与方形柱面胎具4的柱面表面的矢高和曲率半径相同。
在其他的具体实施方式中，方形柱面实芯微通道板6的优选厚度t为0.5mm～1mm，宽度w为20mm～40mm，长度d为60mm～100mm，柱面的曲率半径R与d的优选比为1.0～4.0。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (7)
1.一种方形柱面实芯微通道板的制备装置，其特征在于，包括：真空加热炉（1）、方形定位架（2）、方形平面实芯微通道板（3）、方形柱面胎具（4）；
所述方形柱面胎具（4）置于真空加热炉腔体（5）的底部中心位置；
所述方形定位架（2）为一由四个面围起得到的方框体，相邻面互相垂直；
所述方形柱面胎具（4）的上部设有一圈台阶，所述台阶内的方形柱面胎具（4）的顶部设有一柱面凸起；所述方形平面实芯微通道板（3）置于所述方形柱面胎具（4）的顶部的柱面凸起上；
所述方形定位架（2）置于方形柱面胎具（4）的台阶处，用来固定所述方形平面实芯微通道板（3），防止其滑落；
所述方形定位架（2）的内置方形的长度和宽度略大于方形平面实芯微通道板（3）的长度和宽度，方形定位架（2）的高度超过方形柱面胎具（4）的柱面表面的顶点达到方形平面实芯微通道板（3）侧面的中心位置。
2.根据权利要求1所述的制备装置，其特征在于，所述方形平面实芯微通道板（3）的长宽尺寸为：20～40mm×70～100mm；厚度为0.3～2mm。
3.根据权利要求1所述的制备装置，其特征在于，所述方形柱面胎具（4）的材料为不锈钢。
4.根据权利要求1所述的制备装置，其特征在于，
所述真空加热炉（1）的内部加热空间为300mm×300mm×300mm，均温区空间为200mm×200mm×200mm，均温区内温度均匀性为±2℃，控温精度为±1℃，均温区温度范围为室温～1000℃。
5.应用权利要求1所述的制备装置来制备方形柱面实芯微通道板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将装有方形平面实芯微通道板（3）的胎具固定在真空加热炉（1）内；
将真空加热炉腔体（5）抽成真空度达到好于3×10-5Pa状态后，启动真空加热炉（1），以约5℃/min的速率升温，当炉内温度上升到方形平面实芯微通道板（3）的软化温度时，保温20-30分钟，在此过程中方形平面实芯微通道板（3）在自身重力的作用下逐渐向下弯曲而成型为柱面方形实芯微通道板（6），该方形柱面实芯微通道板（6）柱面的矢高和曲率半径与方形柱面胎具（4）的柱面表面的矢高和曲率半径相同；
最后，关闭真空加热炉（1），冷却后将制成的方形柱面实芯微通道板（6）取出。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述方形柱面实芯微通道板（6）的宽度w为20mm～40mm，长度d为60mm～100mm，柱面的曲率半径R与d的比为0.8～20.0，厚度为0.3mm～2mm。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述方形柱面实芯微通道板（6）的柱面的曲率半径R与d的比为1.0～4.0，厚度为0.5mm～1mm。
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