[發明專利]基于激光刻蝕方法的阻抗式鎳薄膜量熱計及其制作方法

有效

• 申請號: 201310009375.X
• 申請日: 2013-01-10
• 公開（公告）號: CN103091692A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 張眾;梁玉;王海霞
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G01T1/00
• 分類號: G01T1/00;C23C14/35;C23C14/18;C23F4/00
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 葉敏華

技術領域

本發明屬于X射線探測技術領域，尤其是涉及一種基于激光刻蝕方法的阻抗式鎳薄膜量熱計及其制作方法。

背景技術

X射線探測器在測量X射線能量和激光產生的等離子體能量時是非常有用的工具。如量熱法X射線探測器，透視二極管，基于硅的探測器等現已被使用，以確定總的X射線通量或能量密度，但它們有一些缺點限制了它們的應用。例如，量熱法X射線探測器沒有提供時間信息；透視二極管由于它可變的光譜靈敏度，使光譜展寬變得困難；基于硅的探測器受無感層效應和高靈敏度要求的限制。因此，需要尋求其他更好的方法。

阻抗式薄膜量熱計作為一種準確測量X射線能量的技術已經被廣泛應用在美國sandia國家實驗室Z箍縮等離子體研究中，而由鎳薄膜制成的量熱計利用鎳薄膜材料電阻率隨溫度變化幾乎呈線性變化的特性被廣泛用于測量1Kev以下的X射線的能量。另外，在國內，由鎳薄膜材料制成的薄膜量熱計，已經被成功應用于“強光一號”加速器高功率Z箍縮等離子體輻射的總能量測量。對于這種量熱計，所鍍薄膜需要滿足一定的圖案，常用化學刻蝕方法和光刻技術來獲得所需的圖案。C.G.Mattsson小組曾運用將濃磷酸加熱40℃的方法對鎳膜進行刻蝕從而形成所要構成的圖案，這種方法屬于化學腐蝕方法，存在潛在的化學危害，且發生化學反應時，方向性不強，容易導致圖案的失真。(C.G.Mattsson、G.Thungstrom、K.Bertilsson、H-E.Nilsson、H.Martin，Fabrication?and?evaluation?of?a?thermal?sensorformed?on?a?thin?photosensitive?epoxy?membrane?with?low?thermal?conductivity[J]，Journal?of?Physics：Conference?Series?100(2008)082048.)光刻技術需要一個有部分透光部分不透光的掩模板，通過曝光、顯掩模板影、刻蝕等技術獲得和掩模板一樣的圖案，這種技術具有制作工藝繁雜、設備昂貴等特點。

因此，尋求一種簡單、無污染、精度高的刻蝕技術制備薄膜量熱計，降低產品的生產成本，是進一步拓展薄膜量熱計應用范圍的有效方法。

發明內容

本發明的目的就是為了克服現有薄膜量熱計制備技術中制作工藝繁雜、制備過程有潛在的化學危害、圖案易失真等缺點，而提供一種基于激光刻蝕方法的阻抗式鎳薄膜量熱計及其制作方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種基于激光刻蝕方法的阻抗式鎳薄膜量熱計，該薄膜量熱計包括基底和鍍制在基底上的鎳單層膜。

所述的基底為石英玻璃。

所述的基底表面的均方根粗糙度大于0nm，小于0.5nm。

所述的鎳單層膜的厚度為0.5um～2um。

所述的鎳單層膜上刻蝕有圖案。

一種基于激光刻蝕方法的阻抗式鎳薄膜量熱計的制作方法，該方法包括以下步驟：首先對基底進行清洗，然后采用直流磁控濺射方法在基底上鍍制鎳單層膜，最后用激光刻蝕的方法在鎳單層膜上刻蝕出圖案。

所述的對基底進行清洗包括以下步驟：

采用有機清洗液超聲波清洗8-12分鐘，去離子水超聲波清洗3-8分鐘，MOS級乙醇超聲波清洗8-12分鐘，去離子水超聲波清洗8-12分鐘，干燥的純凈氮氣吹干，其中所述的有機清洗液為洗潔精，去離子水電阻率≤18MΩ。

在清洗過程中必須使用MOS級的乙醇，否則無法實現本發明。理論上講，超生清洗的時間與基底的表面性能有關，附著物較多的基底超聲清洗時間較長，而附著物較少的基底超生清洗時間較短；過長的超聲清洗會對基底表面起到破壞作用。對于石英玻璃基底，超生時間在8-12分鐘內，清洗效果基本相同，為了保證工藝的穩定和有效性，超聲清洗時間優選為10分鐘。另外，去離子水清洗主要是為了去除殘余的有機清洗液，時間也可以調整，一般在3-8分鐘內，效果變化不大。

所述的直流磁控濺射方法包括以下步驟：

(1)鍍制鎳單層膜前，調節濺射室的本底真空度低于2×10^-4帕斯卡，靶到基底的距離為8厘米；

(2)調節磁控濺射的濺射靶槍的工作模式為恒功率濺射，濺射功率為50～60瓦；