微通道板 (MCP) :采用硅酸铅玻璃制造
传统的微通道板 (MCP) 制造工艺始于将玻璃棒填充到铅玻璃管中。玻璃管和玻璃棒组件经过热共拉伸工艺。该工艺使玻璃管在玻璃棒周围收缩,从而形成细长的光纤,这些光纤具有铅玻璃包层和纤芯玻璃。然后,这些光纤被平行堆叠并拉伸在一起。随后,多个光纤组件以平行排列的方式熔接在一起。在这些光纤组件上切割晶片,晶片平面几乎垂直于光纤轴线。然后,蚀刻掉纤芯玻璃,留下一系列孔隙,每个孔隙的直径通常约为6-20μm。这种被称为铅玻璃毛细管阵列的结构在氢气环境中加热。该工艺通过化学方法还原玻璃表面,形成一个适用于电子放大的电阻和发射表面。
传统微通道板 (MCP) 制造中的电阻层和二次电子发射 (SEE) 层
在传统的微通道板 (MCP) 制造过程中,电阻层和二次电子发射 (SEE) 层并非独立的层,而是在制造过程中作为一个整体形成的。该过程包含以下几个步骤:
- 铅玻璃结构:首先,将填充有玻璃棒的铅玻璃管拉制并熔合,形成一个具有铅玻璃包层和内核玻璃的结构。
- 蚀刻和还原:蚀刻掉内核玻璃,留下一系列孔隙。然后将铅玻璃毛细管阵列在氢气环境中加热,对玻璃表面进行化学还原。
- 电阻和发射复合表面:这种化学还原工艺形成一个兼具电阻和发射特性的表面层,从而实现微通道板 (MCP) 的电子放大功能。
因此,与原子层沉积技术(Atomic Layer Deposition,ALD )微通道板 (MCP) 制造中分别施加电阻层和SEE层不同,传统微通道板 (MCP)通过化学还原在单个表面层上同时实现这些特性。
电阻层:传统微通道板 (MCP) 在制造过程中经过氢处理。氢会通过化学反应还原铅玻璃的表面,形成一层兼具电阻和电子发射特性的层。这层富含碱的表面层厚度约为20-50纳米,含有钾、铯和铷等元素。
SEE层:这层由氢处理形成的富含碱的层在传统微通道板 (MCP)中也充当二次电子发射(SEE)层。值得注意的是,碱金属成分,尤其是钾,被认为对二次电子发射至关重要。然而,电子刺激的解吸和玻璃内部的碱金属迁移会导致这些碱金属元素的减少,从而导致微通道板 (MCP)增益随时间推移而下降。