[發明專利]用于GEM探測器放大單元的阻性基材、制備方法及支架

有效

• 申請號: 201810851559.3
• 申請日: 2018-07-25
• 公開（公告）號: CN109166784B
• 公開（公告）日: 2020-01-31
• 發明（設計）人: 周意;呂游;尚倫霖;張廣安;魯志斌;劉建北;張志永;豐建鑫
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: H01J43/10
• 分類號: H01J43/10;H01J9/12;C23C14/35;C23C14/06;C23C14/50
• 代理公司: 11021 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 李坤

本公開提供一種用于GEM探測器放大單元的阻性基材，包括：Apical基底層；以及DLC薄膜，分別形成于Apical基底層的正反表面上，一方面作為探測器放大單元的阻性基材，另外也可用于保護所述Apical基底層；其中，Apical基底層正反表面上的DLC薄膜在同一條件下濺射得到。本公開實施例提供的用于GEM探測器放大單元的阻性基材、制備方法及支架中Apical基底層正反面的DLC薄膜在同一條件下濺射得到，能夠抵消DLC薄膜對于Apical基底層的內應力，使得薄膜平整均勻，并且DLC薄膜厚度可達1微米左右，能夠在GEM探測器刻蝕加工時對絕緣Apical基底層起到保護的作用，此外，該DLC薄膜的面電阻值能夠控制在幾十MΩ/□至幾百MΩ/□之間能夠有效抑制探測器的打火放電。

技術領域

本公開涉及微結構氣體探測器技術領域，尤其涉及一種用于GEM探測器放大單元的阻性基材、制備方法及支架。

背景技術

隨著大型核與粒子物理實驗中對撞機能量和亮度的不斷提高，探測器工作時的計數率也越來越高，因此打火頻率也越來越高。GEM(Gas Electron Multiplier，氣體電子倍增器)薄膜中間是50μm厚的Apical材料，上下表面分別鍍有5μm厚的銅膜。傳統的GEM探測器發生打火放電現象時，產生的局部電流會轟擊GEM薄膜，損壞Apical絕緣基材以及高壓電極，造成探測器的老化，較劇烈的放電現象還會直接損壞讀出電子學，損壞探測器。為了降低GEM探測器在打火時產生的瞬間電流，延長探測器的使用壽命，微結構氣體探測器領域的一些課題組已經開始嘗試使用阻性電極替換GEM探測器中的銅電極，用于抑制探測器的打火放電現象。

現有技術中的阻性電極材料主要為阻性聚酰亞胺材料和碳漿阻性材料，阻性聚酰亞胺材料通過熱壓工藝將其粘貼在Apical絕緣基材表面作為GEM探測器的阻性基材；碳漿阻性材料采用絲網印刷工藝在Apical薄膜表面制備成一層阻性的碳薄膜作為GEM探測器的阻性基材使用。

然而，在實現本公開的過程中，本申請發明人發現，在GEM探測器的加工制作過程中，需要在GEM薄膜表面使用光刻加化學腐蝕的方法刻蝕出高密度呈六角排列的小孔，而阻性聚酰亞胺材料不能有效的阻止刻蝕液的腐蝕，使得腐蝕得到的孔型結構不好甚至結構完全變化，加工得到的探測器性能很差，此外，目前阻性聚酰亞胺材料的面電阻值很低，對于探測器的打火抑制效果很弱；采用絲網印刷工藝制備的碳漿阻性電極結合力差、抗打火能力弱，容易被放電打火損壞，并且碳漿阻性電極的電阻率不易調節，不利于制作不同阻值的阻性電極基材。

公開內容

(一)要解決的技術問題

基于上述技術問題，本公開提供一種用于GEM探測器放大單元的阻性基材、制備方法及支架，以緩解現有技術中的阻性聚酰亞胺材料不能有效的阻止刻蝕液的腐蝕且面阻值低，碳漿阻性電極結合力差、抗打火能力弱，并且碳漿阻性電極的電阻率不易調節的技術問題。

(二)技術方案

根據本公開的一個方面，提供一種用于GEM探測器放大單元的阻性基材，包括：Apical基底層；以及DLC薄膜，分別形成于所述Apical基底層的正反表面上，用于探測器放大單元的阻性電極以及保護所述Apical基底層；其中，所述Apical基底層正反表面上的DLC薄膜在同一條件下濺射得到。

在本公開的一些實施例中，所述DLC薄膜的面電阻值介于20MΩ/□至500MΩ/□之間。

在本公開的一些實施例中，其中：所述Apical基底層的厚度介于45μm至55μm之間；所述DLC薄膜的厚度介于0.8μm至1.2μm之間。

根據本公開的另一個方面，還提供一種用于GEM探測器放大單元的阻性基材的制備方法，利用磁控濺射設備實現，包括：步驟A：對Apical基底層進行固定；步驟B：對Apical基底層表面進行等離子體轟擊刻蝕；步驟C：在Apical基底層的正反表面上同時濺射沉積得到DLC薄膜。