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![一种低噪声高增益-带宽乘积跨阻抗放大器[发明专利]](https://img.taocdn.com/s1/m/a1066f254028915f814dc221.png)
专利名称：一种低噪声高增益－带宽乘积跨阻抗放大器专利类型：发明专利
发明人：陈祥训
申请号：CN200910079042.8
申请日：20090304
公开号：CN101505140A
公开日：
20090812
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供了一种接收模拟或数字光信号的光接收机前置放大器，该前置放大器包括：一个高增益放大器A，一个以光电转换器为主要组成部分的输入电路，一个连接在A的反向输入端和输出端的负反馈阻抗Z，一个增益可调的低增益放大器A，一个连接A的输出端与A的反向输入端的反馈电容C；A的输出端可直接与A的输入端连接，也可通过缓冲器Buffer与A的输入端连接。
所述前置放大器的输出信号从A的输出端或缓冲器的输出端取出，该信号可直接进行后续信号处理，也可进一步放大后再进行后续信号处理。
申请人：中国电力科学研究院,中电普瑞科技有限公司
地址：100192 北京市海淀区清河小营东路15号中国电力科学研究院
国籍：CN
代理机构：北京安博达知识产权代理有限公司
代理人：徐国文
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5第五章微通道板汇总微通道板（Microchannel Plate，简称MCP）是一种通过微细通道和电子增强器件结合起来的高效光电转换器件。
它具有高增益、高速度、低噪声和宽波长响应等优点，在光学成像、粒子探测和高能物理实验等领域得到广泛应用。
本文将对微通道板的工作原理、结构特点、制备工艺和应用进行总结。
微通道板的工作原理是通过光电子倍增效应将入射粒子或光子转化为电子，并通过微通道中连续的二次电子倍增产生输出信号。
其基本结构由微通道、电阻膜和法拉第阳极组成。
当入射光子或粒子通过微通道时，激发出的光电子经过电阻膜形成雾化电子，然后在微通道内不断碰撞产生二次电子，最终被法拉第阳极收集形成电子输出信号。
微通道板的优点之一是其高增益特性。
由于微通道板内部微通道的连续结构，入射光子或粒子激发的光电子可以不断地在微通道内碰撞产生二次电子，从而实现电子倍增的效果。
这使得微通道板的增益倍数高达数千倍，大大提高了光电转换的效率。
微通道板还具有高速度和低噪声的特点。
微通道板内的微通道结构可以快速传输电子，并且由于二次电子的连续产生，输出信号的响应速度非常快。
同时，微通道板的结构紧密，内部电子传输的距离较短，减小了噪声的干扰，提高了信号的清晰度。
微通道板的制备工艺主要包括电阻膜沉积、微通道腐蚀和阴极活化。
其中，电阻膜沉积是通过真空蒸发或溅射技术，在玻璃基片上制备一层电阻薄膜，用于形成雾化电子。
微通道腐蚀是通过化学蚀刻或离子刻蚀技术，在表面涂覆一层掩膜并进行图案化，然后使用腐蚀液将未被掩膜保护的部分腐蚀掉，形成微通道结构。
阴极活化是通过特殊工艺处理，在微通道板内部的通道表面引入加速电场，从而增强电子传输的能力。
微通道板的应用非常广泛。
在光学成像方面，微通道板可以用于高增益和低噪声的图像增强，提高低亮度成像的效果。
在粒子探测方面，微通道板可以将微观粒子的入射信号转化为易于检测的电子信号，提高了粒子探测的敏感度。
在高能物理实验中，微通道板可以作为粒子探测器件，用于观测高能事件和粒子轨迹的重建。
![微通道板[发明专利]](https://img.taocdn.com/s1/m/215c5676b207e87101f69e3143323968011cf4e0.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010425320.7(22)申请日 2020.05.19(66)本国优先权数据202010388785.X 2020.05.09 CN(71)申请人 北方夜视技术股份有限公司地址 650217 云南省昆明市经济技术开发区红外路5号(72)发明人 丛晓庆 张正君 徐威 李婧雯 乔芳建 赵慧民 李信 林焱剑 高鹏 王鹏飞 (74)专利代理机构 南京行高知识产权代理有限公司 32404代理人 王培松 王菊花(51)Int.Cl.H01J 43/24(2006.01)(54)发明名称微通道板(57)摘要本发明提供一种微通道板，包括数百万根位于外围的实心玻璃管和位于中间有效区的空心玻璃管，实心玻璃管和空心玻璃管的直径均为微米级，实心玻璃管与空心玻璃管分别紧密分布形成微通道板本体，并限定相对的第一表面和第二表面，分别镀制金属电极，作为输入面电极和输出面电极。
输入面电极和输出面电极分别具有镀制的金属层，金属层位于外围实心玻璃管和中间有效区空心玻璃管的交界的位置形成部分的缺口，两个金属电极对应的遮挡部分对接构成完整的交界布局；并且在第一表面和第二表面上的的交界分别由输入面、输出面遮挡部分交替覆盖。
本发明的微通道板，通过在微通道板的电极面上制备的特殊电极形状的微通道板，解决边缘放电问题。
权利要求书1页 说明书4页 附图2页CN 111463102 A 2020.07.28C N 111463102A1.一种微通道板，其特征在于，包括数百万根位于外围的实心玻璃管和位于中间有效区的空心玻璃管，实心玻璃管和空心玻璃管的直径均为微米级，实心玻璃管与空心玻璃管分别紧密分布形成微通道板本体，并限定相对的第一表面和第二表面，第一表面和第二表面分别镀制有金属电极，作为输入面电极和输出面电极，其中：输入面电极和输出面电极分别具有镀制的金属层，金属层位于外围实心玻璃管和中间有效区空心玻璃管的交界的位置形成部分的缺口，作为遮挡部分，两个金属电极对应的遮挡部分对接构成完整的交界布局；并且在第一表面和第二表面上的外围实心玻璃管和中间有效区空心玻璃管的交界分别由输入面、输出面遮挡部分交替覆盖。
一种低噪声放大电路的制作方法低噪声放大电路是一种关键的电子电路设计，主要应用于各种要求高信噪比和低噪声的电子器件中，例如射频电路、放大器、无线通信系统等。
本文将介绍一种常见的低噪声放大电路制作方法。
1. 电路设计和选型低噪声放大电路的设计首先要确定所需的放大倍数和频率范围。
在确定了这些参数后，选择合适的元器件是关键。
一般选择低噪声、高增益、高线性度的放大器芯片，以及低噪声的电容、电阻等元器件。
2. PCB设计在低噪声放大电路的制作过程中，良好的PCB设计是至关重要的。
为了减少电路中的杂散噪声，需要采取一些技术措施，如减小元器件之间的干扰、规划好信号和电源地等。
针对高频信号，还需要采用合适的阻抗匹配电路，以提高信号传输效率。
3. 供电与滤波低噪声放大电路对供电质量要求很高，因为供电产生的噪声会对整个电路的噪声性能产生影响。
因此，需要选择稳定的电源，使用滤波器来降低电源噪声。
常见的滤波器包括低通滤波器、陷波滤波器等。
4. 接地设计良好的接地设计可以有效地降低电路的噪声。
一般来说，可以采取单点接地、分离接地等方法，减少不同部分之间的地回路噪声。
5. 封装和布局合适的封装和布局设计可以减少电路的干扰和噪声。
在布局过程中，需要注意信号和电源线的走线方式，尽量减少它们之间的共享、交叉和平行。
合理选择封装方式，以减少来自环境的干扰。
6. 测试和优化制作好低噪声放大电路后，进行测试是必不可少的。
通过使用噪声测试仪器，可以测量电路的噪声性能，并对其进行优化。
例如，检查电路中可调元器件的合适位置，并调整它们的参数，以获得更好的噪声性能。
总之，制作低噪声放大电路需要综合考虑电路设计、选型、PCB设计、供电与滤波、接地设计、封装和布局以及测试和优化等多方面因素。
通过合理的设计和优化，可以有效降低电路的噪声，提高信号的质量。
2.5 光纤面板与微通道板2.5.2 微通道板的结构与增益原理微通道板的结构与增益原理➢微通道板的构成及制备过程➢通道内的二次电子发射➢输出电流密度的饱和效应➢离子反馈VsVm1Vm2Vc Va微通道板的结构和增益原理看一个视频微通道板(MCP)的构成微通道板是一块通道内壁具有良好二次电子发射性能的微细空心通道玻璃纤维板。
基本数据：❖通道孔径约5~45μm；❖端面开口比约55%~80%；❖通道长度与孔径比的典型值为40。
❖微通道板两端镀有镍层，形成输入输出电极；❖微通道通常不垂直于断面，具有7~15度倾角；❖通道内的表层具有半导电和较高的二次电子发射特性；❖有时在微通道板输入端镀上约厚1~3nm的三氧化二铝膜，用于防通道内的离子反馈，保护像管的光阴极，避免其受离子冲击。
微通道板的制备过程皮料玻璃一次化料→二次化料→机械拉管→退火→刻槽→清洗芯料玻璃熔炼→制棒→退火→研磨、抛光→刻槽→清洗实体边玻璃熔炼→制棒→退火→研磨、抛光→刻槽→清洗拉单丝→排复丝棒→拉复丝→选复丝→排板(排屏)→压板→切片→滚圆→倒边磨、抛→清洗→检验→清洗→腐蚀→清洗→烘干→氢还原→镀电极→检验→测试→包装→与制管工艺兼容性试验有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６考证资料或关注桃报：奉献教育（店铺）微通道板的制备过程标准MCP(左)和扩口的高性能MCP(右)的SEM图➢微通道板的构成及制备过程➢通道内的二次电子发射➢输出电流密度的饱和效应➢离子反馈VsVm1Vm2Vc Va微通道板的结构和增益原理❖二次电子发射：当高速电子入射到固体表层，连续与体内电子碰撞使电子受激而逸出表面的过程称为二次电子发射。
其出射的电子数与入射电子数之比定义为二次电子发射系数δ(或二次电子倍增系数)❖二次电子发射系数是入射电子加速电位和入射角的函数通道内的二次电子发射❖微通道板入射端对着光电阴极，位于电子光学系统像面上，出口端对着荧光屏；❖入射电子在通道内连续倍增，直至从通道出口端出射为止；❖通道板的各通道彼此隔离，因此它可以将二维分布的电子流对应地增强，从而实现电子图像增强。
半导体玻璃微通道板制造工艺研究说到半导体玻璃微通道板嘛，很多人可能会觉得挺抽象的，像是从科幻电影里蹦出来的高科技玩意儿。
其实啊，说白了，它就是一种微小的、功能超级强大的材料，常被用在一些高精尖的设备里，像是火箭、卫星、医学仪器之类的地方，虽然我们平时不常见到它，但它确实在悄悄改变着我们生活中的一些重要领域。
简单说，它就像是一个微型的“迷宫”。
这“迷宫”里有一条条非常细小的通道，尺寸可以比头发丝还要细，甚至能做到像玻璃一样透明。
为什么要做这么小的通道？哈哈，这就跟做一根微型的水管差不多，目的是让某些物质或者信息快速流动，速度快得不敢想象。
想象一下，你家里的水管有多细？那可是比这微通道还要大几十倍呢。
所以，你能理解它为什么在一些高科技设备里用得这么频繁了吧？它的作用不小，但制造起来可不是件容易事。
制造这种玻璃微通道板的工艺，可是一门大学问。
你得选对原材料。
没有好的原材料，那就像盖房子没砖块，什么也干不了。
一般来说，选用的玻璃得具备高强度、低膨胀性，还得有极好的耐热性，毕竟这种微通道板常常在高温、高压的环境下工作，不能一不小心就碎掉。
想象一下，给你做个玻璃杯，要求它又能耐摔，又能耐高温，哎，光是想想都知道得费多大劲。
不过，光有好的材料还不够，工艺得跟得上。
首先得经过“熔融”处理，把玻璃弄得软乎乎的，这样才能成型。
说到这里，大家可能会觉得，玻璃不就是那种硬邦邦的东西吗？怎么还要把它弄软？嘿，其实玻璃在被加热到一定温度后，变得像是水泥一样，可以轻松塑形。
这个时候，工匠们得用高精度的工具，在玻璃上打出一条条小小的通道。
而这些通道的大小、形状，都得精确到微米级，真是细致入微。
就是最考验技术的时候了。
微通道板的制作，绝对不是简单地“做个洞”那么简单。
因为玻璃的结构比较复杂，必须保证每一条通道都通畅无阻，而且排列得既精细又有序，不能出现任何疏漏。
这里就像是在做一道高难度的拼图，细节差一点，整个结构就可能崩溃。
为了做到这一点，制造商们往往会用到一些高精度的激光刻蚀技术。
第三代像增强系统用的低噪声系数微通道板
Lopr.,BN;周佩芬
【期刊名称】《应用光学》
【年(卷),期】1992(000)002
【摘要】介绍最适用于第二代和第三代像增强管的一种新型微通道板。
通过优选微通道板,给出了第二代和第三代象增强管信噪比的改进方案结果。
本文还对开口面积比、漏斗形状、二次发射系数、第一次碰撞转换效率、增益、增强涂层,老化和薄膜制作的影响作了探讨。
【总页数】5页(P23-27)
【作者】Lopr.,BN;周佩芬
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】TN14
【相关文献】
1.关于大直径管道系统的应力增强系数SIF的计算 [J], 张国清;余建星
2.基于级联变系数训练序列和预增强技术的直接检测光OFDM系统实验研究 [J], 吴巍;肖江南;陈明;余建军;陈林
3.实施多系统集成,增强博物馆安防保障系数 [J], 安琦
4.有了卡巴还要卡卡使用《瑞星卡卡》增强系统安全系数 [J], 似水年华
5.金纳米双球系统的高灵敏光学传感与其消光系数及局域场增强之关联 [J], 夏文飞;陈剑锋;龙利;李志远
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文章编号!"##$%$#&$’$##()#(%#**$%#(低噪声+高增益微通道板的研制刘术林",李翔$,邓广绪",潘京生-,苏德坦-,严诚",李军国"’".北方夜视技术股份有限公司西安分公司,西安/"#"##0$.信阳职业技术学院机电化工工程系,河南信阳1(1###0-.北方夜视技术股份有限公司南京分公司,南京$"###()摘要!降低微通道板噪声和增加其电子增益是改善微光像增强器信噪比+视场清晰度和亮度增益最好的技术途经之一2采用具有高而且稳定的二次电子发射系数的皮料玻璃和与皮料玻璃的热物理性能相匹配且化学腐蚀速率比皮料大1个数量级的芯料玻璃以及与两者在一切工艺过程相匹配的实体边玻璃,通过优化实体边实芯工艺制作出的高性能微通道板,其暗电流密度小于*3"#4"-5678$,固定图案噪声和闪烁噪声明显降低0在真空系统中,经1#95:电子清刷后,电子增益’&##;)大于*##2制管实验表明!这种微通道板达到了预期效果2关键词!微通道板0噪声0暗电流密度0电子增益0视场清晰度中图分类号!<=$$-文献标志码!5>?@?A B C D ?E F B G A B H I E B J K ?,L J M L I M N J ED J O P B O L N E E ?A C A N F ?Q R S T :U %V W X ",Q R Y W Z X [$,\]=^^U Z X [%_U ",‘5=a W X [%b :c X [-,T S \c %d Z X -,e 5=f :c X [",Q R a U X %[U g"’".Y W h Z Xi j Z X 7:,=g j d :=W [:d ;W b W g X<c 7:X g V g [k f g .Q d l ’==;<),Y W h Z X/"#"##,f :W X Z 0$.Y W X k Z X [‘j g m c b b W g X Z V Z X l ;g 7Z d W g X Z V f g V V c [c ,Y W X k Z X [1(1###,f :W X Z0-.=Z X n W X [i j Z X 7:,==;<,=Z X n W X [$"###(,f :W X Z )o p K F P N O F !<gj c l U 7c d :c X g W b c Z X l W X 7j c Z 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.,$##(的二维光电子图像的作用!如图"所示#其电子增益的高低$孔间距的大小$噪声的高低$视场质量的好坏将直接影响着微光像增强器的亮度增益$分辨率$信噪比和视场质量#围绕上述总体技术要求!考虑到制造微通道板的材料和工艺的自身因素!我们研制出的皮料玻璃材料具备较高而且稳定的二次电子发射系数$较低的膨胀系数以及较高的转变点和软化点!其化学腐蚀速率在"%&’()*+(’,数量级-研制出的芯料玻璃的热物理性能指标与皮料玻璃相匹配!且化学腐蚀速率在几十个()*+(’,数量级-新设计的实体边玻璃及其工艺不仅全程与制板工艺相匹配!而且在随后的.%%/真空烘烤’小时均不变形#由此材料和工艺制造出的微通道板!其暗电流密度小于.0"%&"12*+(’!固定图案噪声3网络$网格或称之为鸡丝4和闪烁噪声明显降低-在真空系统中!经真空烘烤和5%62,电子清刷后!电子增益37%%84大于.%%!经超二代制管工艺处理后!分辨率大于.9:;*((!具有良好的视场清晰度#图"微通道板及其实现电子倍增的原理<=>?"@=A B C A D E F F G H I H E J G E F K =J L G H G A J B C F M N H J =I H =G B M G A D E F =L M"材料的设计思路和研制途径我们沿着实体边实芯工艺的技术途径来研制高性能微通道板#由此涉及到的微通道板材料有O 形成通道壁及通道之间的皮料玻璃$在制板前期确保通道质量并在随后工艺中腐蚀掉的芯料玻璃及在有效区外的实体边玻璃#为了确保最终研制出的微通道板满足用户要求!设计并制造出好的微通道板材料至关重要#"?"皮料玻璃材料的设计$研制途径及拉管工艺皮料玻璃成分$熔炼工艺以及拉制出玻璃管的尺寸精度及质量将影响微通道板的电子增益$噪声$寿命$耐真空烘烤温度和电子清刷剂量!甚至间接影响微观结构的规整性和视场质量#材料设计还必须考虑以后批量生产的熔炼$拉管和制板工艺的全过程#因此!皮料玻璃成分的设计必须满足上述各因素的要求#为了提高微通道板的电子增益!设计出的皮料玻璃的二次电子发射系数的峰值应该比较大而且稳定!故皮料玻璃中必须含有碱金属或碱土金属氧化物!而原子半径小的碱金属氧化物!诸如P Q ’R !S T ’R 和U ’R !在形成玻璃后!其碱金属离子在高温除气处理或长时间电子清刷后容易移动或挥发!从而使得通道壁的二次电子发射系数降低!进而导致微通道板的电子增益下降#我们在皮料玻璃成分设计中!引入了碱金属氧化物V W ’R !X Y ’R 和碱土金属氧化物Z)R !X T R 和[T R !考虑到最终要在微通道内壁形成半导体层!故在成分设计中适当引入\W R 和[Q ’R 1!以保证皮料玻璃在氢还原过程中还原出部分\W 和[Q !确保二次电子的补充#另外!引入]Q R ’和2:’R 1!通过它们及上述各氧化物来调整玻璃的膨胀系数$软化点和转变点以及抗酸$碱的化学腐蚀#为了确保玻璃易于熔炼!在配方设计中还得引入少量的2Y ’R 1和]W ’R 1!便于玻璃的澄清#当然!在调整配方过程中!应当充分考虑随后的熔炼$成型和制板工艺处理的可实施性!即考虑玻璃的料性$析晶性能等因素#为了确保设计的玻璃能够达到最终使用效果!熔炼工艺至关重要#在原材料的引入上!通过控制好碳酸盐和硝酸盐的比例!确保熔炼气氛在弱氧化气氛中!化料温度$澄清温度$搅拌速度和时机等都要仔细设计#考虑到这种玻璃的熔炼温度在"’7%/^"1_%/范围内!\W R 的挥发必须事先考虑到!特别注意[Q ’R 1的活性!它的微小变化对最终产品的电阻有较大影响#一种理论认为!高软化点皮料玻璃经高温氢还原处理后!微通道板能够耐高温真空烘烤和大剂量的电子清刷!进而能够有效改善微通道板的寿命!而满足上述各种因素的皮料玻璃!其料性变短!成型相对困难!手工拉管技术难度大!一致性变差#我们通过’种技术途径来解决皮料玻璃管的拉制O 其一是将熔炼后的玻璃浇铸成玻璃砣!经退火后!再置于挤压拉管炉内!当温度达到软化点以上某一温度后!通过上挤下拉的工艺!将玻璃砣拉成玻璃管-另一技术途径是直接将熔炼好的玻璃液浇到拉管炉内!待温度降至软化点以上的某一温度后!通过上挤下拉工艺!直接拉制出玻璃管#‘1..‘应用光学’%%_!’93_4刘术林!等O 低噪声$高增益微通道板的研制考虑到我们的皮料玻璃所含!"#占质量百分比的$%&’(%&)用铂金坩埚直接化料风险较大)我们考虑先用粘土坩埚或石英坩埚实施一次化料)能手工拉制出玻璃管更好)拉不出的玻璃渣用铂金坩埚实施二次化料)再通过上述$种途径拉制出玻璃管*$种化料方式和(种拉管工艺所拉制的皮料玻璃管)都能够制作出合格的高性能微通道板*只是二次化料直接浇料拉管的综合效率和一致性较好*表+为我们设计定型的$种皮料玻璃的一次化料和二次化料后的热物理性能参数*表+中)!%(和!%,是我们研制的$种皮料玻璃)后缀-.+/和-.$/分别为一次化料和二次化料的表+玻璃材料热物理性能测试一览表01234+5416784991:1;<8:=48><?=@6A B 13?48;<8>1C B 4<;D 3166>1:48A 13样品性能膨胀系数E +F+%G HI JK室温’+$%室温’(%%+%%’$%%$%%’(%%(%%’L %%L %%’,%%转变点I J 软化点I J !%(.+M M N O H ,N M H O N $O +N H H O N $H P N O ,P %M L %!%(.$M $N O M P N P H (N ,H L N %H ,N ,H ,N +M %+M ,,!%,.+H %N %H M N %H O N %O +N %O (N %O (N (,P ,M (%!%,.$M %N +M H N %M O N M H ,N +H $N M H +N +,H O M (O Q .M M (N M H L N (O +N %O (N ,O M N %O P N M M ,$M P M Q .HM M N (H M N (H O N %O %N ,O (N %O ,N HM H PH +$测试结果*为了便于比较)我们将芯料玻璃的性能也列入表中*+N $芯料玻璃材料的设计R熔炼和成型工艺在制作微通道板的实体边实芯工艺中)芯料玻璃主要是在拉单R 复丝和熔压工艺中起到支撑作用)确保微通道阵列的规整性和各个通道本身的圆度*而在形成通道的过程中)将通道内的芯料腐蚀掉*这就要求芯料玻璃的热物理性能与在化学腐蚀工艺之前的所有工艺相匹配)而化学腐蚀速率要比皮料玻璃至少低(个数量级*为此)我们设计的玻璃配方以镧钡硼酸盐玻璃为主)使其转变点接近或高于皮料玻璃的软化点)而在高温区)以其膨胀系数略高于皮料玻璃为出发点*表+中的Q .M 和Q .H 为我们设计定型的$种芯料玻璃)它们都能很好地与表中任意一种皮料玻璃相匹配*表$为所设计的皮R 芯料玻璃的化学腐蚀速率)测试的条件是+S 的盐酸溶液)温度为$,J*这种玻璃熔炼比较困难)熔化温度高)澄清时间长)料性短)在浇铸玻璃棒时)一定要掌握玻璃的粘度和时机*表$玻璃材料的化学腐蚀速率01234$T =4>A B 134:B =81:4<;D 3166>1:48A 13参材料!%(!%,Q .MQ .H 化学腐蚀速率E UV I W U $X K%N %+M%N %(%,O N L M %(M N O ,%+N (实体边玻璃材料的设计及相关工艺技术对于孔径小R 厚度薄并使用于近贴聚焦像增强器之中的高性能微通道板)实体边的作用不仅可以提高微通道板的机械强度)而且便于真空排气和降低放电打火的风险*设计出的实体边玻璃要保证在熔压工艺R 光学冷加工R 化学腐蚀过程中不炸裂)在氢还原和制管工艺的高温真空烘烤中不变形)其技术难度大*我们采取$种工艺技术途径来制作实体边*起初是采用皮料玻璃管套抗腐蚀的芯料棒通过拉单R 复丝R 排丝等工艺来实施的*我们在本项目的研制早期是按照该设计思想进行的)当时研究了$种实体边芯料Y %和Y +E 主要技术指标如表(所示K )并与皮料管!%(配套使用*从使用效果来看)!%(I Y %所做的实体边在,L %J 氢还原处理时)就有部分微通道板变形Z 即便是不变形的)在随后的,%%J 真空烘烤过程中)绝大部分变形Z 而由!%(I Y+所做的实体边全部通过高温氢还原处理)但在随后的,%%J 真空烘烤过程中)还有部分变形*这一思想迫使我们不断提高实体边芯料的软化点来解决之*事实上)在确保上述技术条件的前提下)单方面提高软化点的工艺技术难度极大*我们试图从玻璃材料的应力形成机理出发)寻求不同玻璃在热处理后应力消除的范围和条件)预示采用单一材料作为实体边的可能性存在)从现有牌号玻璃中)按照我们的技术分析思路)遴选几种玻璃E 其主要性能如表L 所示K )直接加工成六棱柱)用一次拉丝代替原来的皮套芯二次拉丝工艺来彻底解决因实体边不合适而导致的真空烘烤变形问题*这些单一材料[L ,,[应用光学$%%M )$H E M K刘术林)等\低噪声R 高增益微通道板的研制必须满足我们工艺过程的一切要求!即热物理性能必须全程匹配!化学腐蚀速率越低越好!最终在"##$及其以上真空烘烤过程中不变形%我们的这种方法经查询尚未见到相关报道!业已申请一项发明专利%表&实体边的芯料玻璃主要技术指标’()*+&’+,-./,(*0(1(23,24+5*(66234/77(1+4/(*样品编号膨胀系数89:#;<=$>8室温?:@#$>膨胀系数89:#;<=$>8室温?&##$>转变点=$软化点=$化学腐蚀速率8A B=C A@D>E#<#F&<"F<G G H G I J#F#@& E:G H F"<G F H G J@<:I#F#:&表H单一材料的实体边材料主要性能指标’()*+H K(/.1+,-./,(*0(1(234/77(1+4/(*,2.6/61+0232.+L/.0235*(66材料性能膨胀系数8@#$?&##$>转变点=$软化点=$抗酸碱腐蚀性所匹配的材料到目前止实用效果E J<#F&"I G G&@M级N#&=O P<好E I G&F H G:<G&@Q级手拉管一般E:#G J F<G"@G J<M级N#"=O P"一般E::G I FH G#G G"#M级全匹配相当好E:@<#F G G@:G G&M级全匹配好@高性能微通道板制作工艺高性能微通道板实体边实芯工艺具体流程RRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRS皮料玻璃一次化料TT二次化料TT机械拉管TT退火TT刻槽TT清洗芯料玻璃熔炼TT制棒TT退火TT研磨U抛光TT刻槽TT清洗实体边玻璃熔炼TT制棒TT退火TT研磨U抛光TT刻槽TT V W X清洗TT拉单丝TT选单丝TT排复丝棒TT拉复丝TT选复丝TT排板8排屏>TT压板TT切片TT滚圆TT倒边TT磨U抛TT清洗TT检验TT清洗TT腐蚀TT清洗TT烘干TT氢还原TT镀电极TT检验TT测试TT包装TT与制管工艺兼容性试验RRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRR %对于涉及到降低噪声U提高电子增益和分辨率U改善视场清晰度的工艺技术途径!现分别加以讨论%@F:进一步降低噪声的工艺技术途径能够准确而又恰当描述微通道板噪声性能的技术指标的是微通道板的噪声因子!其表达式为YZ[8\]^E>;#F"_:=‘a:b8c d=e d>@f b:bg h8:>式中S\]^E为ij N的探测效率k‘为材料的二次电子发射系数8有人认为是首次碰撞时的二次电子发射系数>k c为增益的标准偏差k e为增益的平均值k g是描述增益分布形状的参数!一般认定为#%可有效地降低ij N噪声因子的工艺技术途径如下S:>提高ij N输入端的开口面积比通过减薄皮料管壁和扩口技术!使ij N的开口面积比达到<#l左右!此时\]^E达I#lk@>提高材料的二次电子发射系数8特别是首次碰撞时的二次电子发射系>!使其达&F"以上k &>降低ij N增益的标准偏差主要通过改善材料二次电子发射系的统计偏差和使通道壁尽可能光滑等相关工艺来实现kH>缩短输入面电极进入通道内的深度%@F@高增益及其稳定技术:>设计的工艺技术途径应尽可能确保皮料材料优良性能得以发挥!使得ij N内壁对低能入射的电子具有较高的二次电子发射系数k@>各种热处理对玻璃材料的影响!诸如拉单复丝等工艺!尽可能降低皮芯间的扩散k&>加强对新材料的化学腐蚀工艺和通道表面结构的研究kH>加深对氢还原机理及工艺研究!确保还原层稳定%@F&提高分辨率和改善视场清晰度的工艺技术途径提高分辨率主要是采取缩小通道孔间距!加大输出电极进入通道的深度!当然!二者又以牺牲其他特性为代价!要掌握好平衡点%而改善视场清晰度的工艺技术途径比较复杂!而且涉及到许多工艺过程!在此不作过多讨论%描述微通道板的技术参数比较多!这些技术参数本身又相互制约!而工艺设计的参数更加复杂!现就实现小孔径U大开口面积比的ij N的工艺设计作简要描述%图@为微通道板在扫描电子显微镜下拍摄的图片!两相邻通道中心之间的距离定义为通道中心距!它将决定微通道板的几何分辨率的极限值!从而影响着像增强器的空间分辨率!而微通m"""m应用光学@##G!@<8G>刘术林!等S低噪声U高增益微通道板的研制道板的孔径和通道中心距将共同决定微通道板的开口面积比!它们之间存在着如下关系"#$%&’%()*+,-./0%%1).-式中"#代表开口面积比2*和,分别代表345的孔径和通道中心距!为了实现微通道板孔径在)670-89:开口面积比在6%1;(%1范围内的技术要求:首先使皮料玻璃管的内外径之比尽量靠近图.微通道板的显微结构图<=>&.?=@A B C D A E @D E A F G H B D B >A I G HB J K =@A B @H I L L F M G M I D F微通道板的孔径和通道中心距之比2其次:通过控制单丝直径N 复丝)截面为正六边形-对边距和复丝内单丝的根数来最终保证微通道板的孔径和中心距满足技术要求!当然:微通道板经过熔压N 化学腐蚀去芯和氢还原工艺处理后:两者均存在微小变化:但这种变化与上述两种情况相比:可以忽略不计!在工艺实施的过程中:计算出的皮料玻璃管的尺寸及其范围见表O !对于标准型P .O 99345:为了便于比较:我们将设计出的Q 种不同孔径和中心距的345单丝直径N 复丝对边距N 复丝内含单丝数量N 有效区和实体边单复丝数量列表描述)见表6-!对于所研制的689345:单丝直径设计为%&Q O 99:每根复丝内含OQ 0’根单丝:其对边距为%&6%O 99:有效区复丝数为0%O 0根:如采用皮套芯的实体边工艺:整个345的单丝总数为0..’O(00根:复丝总数为..6’根!表O 设计出的皮料玻璃管的尺寸范围R I S M F O T =U F B J @M I V V =L >>M I C C D E S F C内径+99.’&%.’&O W %&%W %&O W 0&%外径+99W W &%0;W O &66W W &O X ;W 6&.(W Q &0O ;W 6&X ’W Q &(.;W (&O %W O &.’;W X &0.壁厚+99.&%%;W &W W.&%Q ;W &W ’.&%X ;W &Q O.&00;W &O %.&0O ;W &O 6表6标准型P .O 99345单复丝尺寸R I S M F 6Y =K F L C =B LI L VL E K S F A B J C =L >M F J =S F A I L VK E M D =J =S F A B J D Z G =@I M P .O K K ?[\通道孔径+89通道间距+89单丝直径+99复丝对边距+99复丝内单丝数有效区复丝数有效区通道数实体边复丝数实体边单丝数0%0.%&O W %&(%%W06’X 0(.O X ’%(W (0Q ..6.666X 0%%&Q O %&(O O OQ 0’660WO X 0’O ’X O XQ 6Q ’O %.6X%&Q O%&6%OOQ 0’0%O 0O6’O W 6’0.0X66%%W Q .在实际制作过程中:我们采用的皮料玻璃管壁厚偏薄:为了确保中心距和开口面积比:将孔径设在上限)即6&O ;6&’89-!W 研制出的高性能微通道板的主要技术指标为了便于比较:我们将研制所达到的典型技术指标和用户所要求的技术指标以及国外同行的相关技术指标列于表(中!Q 综合制管情况为了检验新研制的微通道板制管后的综合技术水平:我们将新研制的O 块微通道板拿到北方夜视技术股份有限公司昆明分公司)在其超二代管上做试验-:先后做出O 支管子!这些管子中的微通道板在制管前后的主要性能指标如表X 所示!表(所研制的高性能345典型技术参数及与同行的比较R I S M F ([B K G I A =C B LB J V F ]F M B G F VH =>H ^G F A J B A K I L @F ?[\_=D HD H B C F B J B D H F A C技术参数名称用户的技术指标研制所达到的技术指标同行业典型参数板外径+99.Q &X %7%&%Q .Q &(’7%&%..Q &X %7%&%Q 有效直径+99‘0X &X ‘0’&%‘0X &X 通道直径+996706&.;(&%6&.;(&%孔间距+89X 70(&W ;X &O 6&O ;X &(长径比Q %a0;6%a0Q 6a0;O O a0Q X a0;O X a0b6O O b 应用光学.%%6:.()6-刘术林:等"低噪声N 高增益微通道板的研制续表!技术参数名称用户的技术指标研制所达到的技术指标同行业典型参数开口面积比"#$%&%’(!)%*(+’,)!&增益-,&&.时/$%&&&$%&&&$0&&&清刷后增益$’&&’&&)1&&&)2&&电阻"341&&)2&&1&&)+&&!&)2&&暗电流密度5&(’67"89+&(1)&(’67"89+5’:1&;1+大面积不均匀性5<1&#合格更好一些场发射无-1&&&./无-1+&&./无-1+&&./其他物理疵病7级7级7级固定图案噪声低于标准3=6优于指标&)1级1)+级闪烁噪声&)1级&)1级&)1级寿命">$%&&&$,!&&$,&&&烘烤温度"?$’&&$’&&0+&-6/@0,&-A/@’’&-B/注C烘烤温度一栏中数据后括号中的6D A D B分别代表法国的6>E F E G H I公司J美国的A K L H L M E公司和B H F F E G公司同类产品所达到的水平N表,综合制管-在超二代管型中/微通道板的主要技术指标O P Q R S,TU VW P X YZ S[\Y X[P R]P Z P^_‘a b S c d S Ye e X W P f S X Y Z S Y‘X_X S c‘3=6编号材料电阻"g4前后电流增益",&&.电子增益分辨率-L h"99/大面积均匀性网络网格视场质量疵病"闪烁+&&2i%&i+!6&’"j i!*01&,!%0&%+0%&1级k合格无闪烁点+&&2i,&i126&2"j i!1111+2%2&&’’2%&&级k合格无闪烁点+&&0i1%i1’6&2"j i!1&+1+%!+0&’1*’!1级k合格无闪烁点+&&0i1%i1*6&2"j i!11112’%’,2%1,’!1级k合格无闪烁点+&&0i%&i2*6&2"j i!1&112*11+&&’!’%&&级k合格无闪烁点注C这里所讲的电阻的前后D分别指微通道板在制管工艺处理前后的真空环境下的电阻D前者是在’&&.电压下测得的值D后者为,&&.时的结果l电子增益是指在超二代制管工艺中D对微通道板实施除气工艺-2,&?真空烘烤1+>D0&m7>电子清刷/后,&&.时的增益N’结论为了研制高性能微通道板D我们通过在材料J 工艺及其结合方面进行了一系列技术攻关D使得新研制的微通道板具备低噪声-表现在暗电流密度小于’:1&;1+7"89+D固定图案噪声和闪烁噪声明显降低/J高增益-2,&?真空烘烤1+小时D0&m7>电子清刷后D增益大于’&&/和其他良好的特性-诸如高分辨率和耐高温真空烘烤/D能够满足超二代和三代微光像增强器的技术要求D可广泛应用于高质量微光像增强器和其他探测器之中N致谢C感谢中国兵器科学研究院光电处对本项目给予的资金支持D感谢北夜视技术股份有限公司科研开发部J西安分公司J南京分公司J昆明分公司的相关领导和员工分别在项目管理J材料和工艺研发J分析测试和综合制管等面给予的大力支持D 同时感谢西安应用光学研究所第二研究室的同志们在使用我们的微通道板的过程中反馈的宝贵意见N参考文献Cn1o宁静(三代微通道板玻璃的初步探讨n=o(北京C中国硅酸盐学会D1**,(1,&i1,+(p q p A r H G s(t>Mh u H G8H h H v9w H I8v I I H E GE xF>MF>H u ws M G M u K F H E G9H8u E8>K G G M Lh L K F M n=o(y M H z H G s C{H G H8 {H L H8K F M78K w M9|D1**,(1,&i1,+(-H G=>H G M I M/n+o B76}7~!yp D}!q p"7}t{t D#"!!B!}(7 L E$G E H I M x H s v u M9H8u E8>K G G M L h L K F ME h F H9H%M w x E uA M G&H9K s MH G F M G I H x H8K F H E G I|I F M9I n r o({6q!D1**&D1+02C1%+i1!+(n2o’!B B!}#y D=(()B3D’}7{!}A#D M F K L(B E$G E H I M9H8u E8>K G G M Lh L K F M I n r o({6q!D1*,*D1&!+C12,i10,(n0o*"(p A#r{D#q B B q73{r(!F8>K+L M8E u M s L K I I 8E9h E I H F H E G IK G w9M F>E wx E u9K G v x K8F v u H G sK>H s>h M u x E u9K G8M9H8u E8>K G G M L h L K F M C,{7D’1&,*%1n6o(1**+i&0i+,(-!’’-应用光学+&&%D+!-%/刘术林D等C低噪声J高增益微通道板的研制。
