[發(fā)明專利]一種微通道板玻璃及其制備方法

有效

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• 申請日: 2021-10-14
• 公開（公告）號: CN113912288B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發(fā)明（設計）人: 李瑋楠;陸敏
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: C03C3/095
• 分類號: C03C3/095;C03C3/068;C03B19/02;H01J43/04
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 汪海艷

本發(fā)明涉及一種微通道板玻璃及其制備方法，包含一種無鉛MCP微孔陣列基板皮料玻璃及其制備方法，以及與之熱學性能和酸溶性能相匹配的鋇硅硼酸鹽芯料玻璃及制備方法。克服現(xiàn)有微孔基板易發(fā)生變形的問題。皮料玻璃包括SiO₂、B₂O₃、BaO、La₂O₃、Li₂O+Na₂O+K₂O、ZnO、Al₂O₃和/或Al(OH)₃、CaO+MgO、ZrO₂，芯料玻璃包括SiO₂、B₂O₃、BaO、La₂O₃、Li₂O+Na₂O+K₂O、ZnO、Al₂O₃和/或Al(OH)₃、CaO+MgO及ZrO₂；皮料玻璃軟化溫度T_f≥600?C。與之相匹配的芯料玻璃軟化溫度T_f≥610?C。

技術領域

本發(fā)明涉及一種微通道板玻璃及其制備方法，特別是涉及用于微通道板的無鉛硼硅酸鹽皮料玻璃和與之熱學性能和酸溶性能相匹配的鋇硅硼酸鹽芯料玻璃及其制備方法。

背景技術

微通道板(Microchannel plate，MCP)是一種具有連續(xù)打拿結構的二維真空電子倍增器件，它對電子、離子、高能粒子、紫外及X射線等具有直接探測能力，在時間分辨條紋/分幅相機、空間紫外天文探測、圖像增強器、X射線成像探測、質譜檢測、生物醫(yī)療等領域具有重要應用價值。

在MCP玻璃基底上排布著上百萬個周期性結構的微通道陣列。制備這些微通道陣列的主要方法為實芯法：即由可溶于酸的芯料玻璃棒外套皮料玻璃管(芯棒與皮管直徑成一定比例)一并拉制形成玻璃纖維，然后將玻璃纖維按正六邊形排列成束，外套包邊玻璃，并在一定溫度下經(jīng)高溫熔合后切成片，通過酸蝕去除芯玻璃，最后留下周期性微孔陣列結構。

上述工藝過程折射出關鍵信息：芯料玻璃和皮料玻璃間的諸多性能參數(shù)需要匹配。芯皮料合體拉制一次復絲時，兩種玻璃材料需要具有相近的熱膨脹系數(shù)，否則其界面處易存有微小間隙，不但減弱周期性微孔陣列結構的支架強度，還為高溫熔壓支架發(fā)生變形“埋下隱患”。芯皮玻璃合體拉絲時，另一個重要的參數(shù)是高溫粘度系數(shù)。在相同溫度區(qū)間內，芯皮料高溫粘度系數(shù)相差較大時，拉絲參數(shù)無法協(xié)調一致，嚴重影響了復絲拉制步調的一致性，致使絲徑均勻性和玻璃絲張力分布受到影響，從而不利于后續(xù)正六邊形的規(guī)則排列成束。同時，拉絲過程中芯皮玻璃間杜絕離子擴散，因此堿金屬離子的含量配比至關重要。

在酸溶性能方面，芯料玻璃和皮料玻璃的耐酸性完全不同。對于同一種酸溶液而言，芯料玻璃易被酸液腐蝕，而皮料的抗酸液腐蝕能力強。芯料玻璃屬于硼酸鹽體系玻璃，因B₂O₃含量高導致高溫粘度小，耐酸腐蝕性差，料性短，這與該體系玻璃的網(wǎng)絡結構息息相關。耐酸性差意味著玻璃的化學穩(wěn)定性不好，熱膨脹系數(shù)較大，軟化溫度較低。皮料玻璃屬于硅酸鹽體系，因SiO₂含量高導致耐酸性能好，化學穩(wěn)定性較強，致使軟化溫度高，熱膨脹系數(shù)小，料性長，且高溫粘度大。由此看出，無論芯料玻璃還是皮料玻璃，其熱學性能與酸溶性能是相互矛盾的。如何協(xié)調或者平衡這兩種性能至關重要，而芯皮料間上述性能的匹配則是另一關鍵問題。因此優(yōu)化芯皮料玻璃的組成，改善兩種玻璃網(wǎng)絡結構，折中熱學性能與酸溶性能是重中之重。