一種井型氣體電子倍增膜板及其制作方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種氣體電子倍增膜板及其制作方法和應(yīng)用，具體涉及一種井型氣體電子倍增膜板及其制作方法和應(yīng)用，屬于電學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]厚型氣體電子倍增膜板(Thick Gaseous Multiplier，THGEM)是一種雙層印制的電路板，該電路板呈三明治結(jié)構(gòu)，中間層是絕緣基材，上下兩層是銅，電路板上打有大量的直徑為0.1mm或更大的小孔，孔間距為0.15mm或更大，當(dāng)在該電路板的上下表面加高壓時(shí)，小孔中會(huì)產(chǎn)生足夠強(qiáng)的電場，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電子的雪崩放大。為了避免THGEM上下表面放電，需要在每一個(gè)小孔周圍的銅上制作出一個(gè)寬度為0.01-0.1mm的rim絕緣環(huán)。
[0003]當(dāng)使用具有上述結(jié)構(gòu)的厚型氣體電子倍增膜板制作氣體電子倍增探測器時(shí)，厚型氣體電子倍增膜板的前后需要分別設(shè)置與之平行的漂移電極板和讀出陽極板，其中，漂移電極板與厚型氣體電子倍增膜板之間形成漂移區(qū)，讀出陽極板與厚型氣體電子倍增膜板之間形成感應(yīng)區(qū)，漂移區(qū)和感應(yīng)區(qū)的高度都可調(diào)，一般漂移區(qū)的高度取2-10_、感應(yīng)區(qū)的高度取2_6mm0
[0004]由于氣體電子倍增探測器同時(shí)具有漂移區(qū)和感應(yīng)區(qū)，所以使得該氣體電子倍增探測器體積不夠緊湊，進(jìn)而導(dǎo)致其使用受限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種井型氣體電子倍增膜板及其制作方法和應(yīng)用，當(dāng)使用該井型氣體電子倍增膜板制作氣體電子倍增探測器時(shí)，可以使氣體電子倍增探測器的結(jié)構(gòu)更加緊湊。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
[0007]—種井型氣體電子倍增膜板，其特征在于，從上至下依次包括:上覆銅層(3)、絕緣基板(4)和讀出陽極板(5)，前述上覆銅層(3)和絕緣基板(4)上均形成有孔(6)陣列，并且上覆銅層(3)上的孔徑比絕緣基板(4)上的孔徑稍大，絕緣基板(4)露出上覆銅層(3)的部分形成rim絕緣環(huán)(7)，前述rim絕緣環(huán)(7)的寬度為10-100μηι，前述讀出陽極板(5)上無孔，整個(gè)井型氣體電子倍增膜板呈現(xiàn)出盲孔陣列。
[0008]—種制作前述井型氣體電子倍增膜板的方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0009]一、前處理:
[0010]取潔凈的單面覆銅PCB板，先在PCB板上鉆定位孔，然后依次進(jìn)行貼光致抗蝕干膜、曝光顯影、蝕刻、去膜；
[0011]二、打孔:
[0012]用數(shù)控機(jī)床在PCB板上打出孔陣列；
[0013]三、蝕刻rim絕緣環(huán):
[0014]用PCB雙面堿性噴淋蝕刻機(jī)在PCB板上蝕刻出rim絕緣環(huán)；
[0015]四、粘接:
[0016]將PCB板與讀出陽極板粘接。
[0017]前述的制作方法，其特征在于，在第二步中，數(shù)控機(jī)床的轉(zhuǎn)速為110，000轉(zhuǎn)/分鐘，進(jìn)給速度為3.0米/分鐘。
[0018]前述的制作方法，其特征在于，在第三步中，前述噴淋液的組成為:
[0019]CuCl2.2H20 100_150g/L、
[0020]NH4Cl100g/L、
[0021 ] NH3.H2O670_700ml/L，
[0022]噴淋液的pH為 8.2-9.0。
[0023]前述的制作方法，其特征在于，在第三步中，前述PCB雙面堿性噴淋蝕刻機(jī)的噴淋壓力為2.5-3.5kg、溫度為48-55°C、噴淋時(shí)間為0.5_2秒。
[0024]前述井型氣體電子倍增膜板在氣體電子倍增器上的應(yīng)用。
[0025]前述的應(yīng)用，其特征在于，前述氣體電子倍增器包括:密閉腔室(9)、漂移電極板
(I)、井型氣體電子倍增膜板和前置放大器(8)，
[0026]前述密閉腔室(9)內(nèi)充有工作氣體；
[0027]前述漂移電極板(I)和井型氣體電子倍增膜板均設(shè)置于密閉腔室(9)內(nèi)，二者平行設(shè)置，中間形成漂移區(qū)(2)，所述漂移區(qū)(2)的高度可調(diào)；
[0028]前述前置放大器(8)設(shè)置于密閉腔室(9)內(nèi)，并直接焊接在井型氣體電子倍增膜板的讀出陽極板(5)的背面，或者，所述前置放大器(8)設(shè)置于密閉腔室(9)外，并通過引線與井型氣體電子倍增膜板的讀出陽極板(5)連接；
[0029]前述井型氣體電子倍增膜板的讀出陽極板(5)以pad讀出方式或者X-Y條讀出方式讀出電子信號，所述前置放大器(8)將讀出的電子信號放大后輸出給后端電子學(xué)。
[0030]前述的應(yīng)用，其特征在于，前述漂移區(qū)(2)的高度為2mm-20mm。
[0031 ]前述的應(yīng)用，其特征在于，前述井型氣體電子倍增膜板與厚型氣體電子倍增膜板或氣體電子倍增膜聯(lián)級使用，構(gòu)成多級氣體倍增探測器。
[0032]本發(fā)明的有益之處在于:
[0033]—、井型氣體電子倍增膜板:
[0034]1、井型氣體電子倍增模板采用單面覆銅板制作而成，其厚度、孔徑、孔間距和絕緣環(huán)的大小均可根據(jù)實(shí)際需要制作；
[0035]2、模板的鉆孔和rim絕緣環(huán)腐蝕工藝更加簡單，孔更加均勻，易于模板的大面積制作；
[0036]3、增益均勻性更好，相同的氣體和電壓條件下，可獲得更高的增益；
[0037]4、與陽極讀出板一體，制作成大面積、緊湊的井型氣體電子倍增探測器；
[0038]5、可與THGEM膜構(gòu)成多級倍增氣體探測器，以獲得更高的氣體增益，滿足不同實(shí)驗(yàn)的需求。
[0039]二、井型氣體電子倍增膜板的制作方法:
[0040]1、井型氣體電子倍增模板采用單面覆銅板制作，鉆孔成品率高，加工方法簡單；[0041 ] 2、單面噴淋腐蝕r im絕緣環(huán)，r im大小均勾一致，工藝簡單、可控。
[0042]三、井型氣體電子倍增器:
[0043]1、井型氣體電子倍增器是一種新型微結(jié)構(gòu)氣體探測器，與厚型氣體電子倍增器相比，少了感應(yīng)區(qū)，結(jié)構(gòu)更加緊湊，是數(shù)字強(qiáng)子量能器的候選探測器之一；
[0044]2、具有較高的計(jì)數(shù)率上限(可以在1W2S-1以內(nèi)穩(wěn)定工作)、良好的位置分辨率，并且信號上升時(shí)間快；
[0045]3、易于制造維護(hù)；
[0046]4、聯(lián)級使用方便。
【附圖說明】
[0047]圖1是本發(fā)明的井型氣體電子倍增膜板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0048]圖2是本發(fā)明的氣體電子倍增器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0049]圖3是增益均勻性掃描圖。
[0050]圖中附圖標(biāo)記的含義:1_漂移電極板、2-漂移區(qū)、3-上覆銅層、4-絕緣基板、5-讀出陽極板、6-孔、7-絕緣環(huán)、8-前置放大器、9-密閉腔室。
【具體實(shí)施方式】
[0051]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作具體的介紹。
[0052]—、井型氣體電子倍增膜板的結(jié)構(gòu)
[0053]參照圖1，本發(fā)明的井型氣體電子倍增膜板其從上至下依次包括:上覆銅層3、絕緣基板4和讀出陽極板5。其中，上覆銅層3和絕緣基板4上均形成有孔6陣列，并且上覆銅層3上的孔徑比絕緣基板4上的孔徑稍大，絕緣基板4露出上覆銅層3的部分形成rim絕緣環(huán)7，該rim絕緣環(huán)7的寬度為1-1OOym中的任意一值;讀出陽極板5上無孔。這樣一來，整個(gè)氣體電子倍增膜板呈現(xiàn)出一個(gè)盲孔陣列。由于每個(gè)盲孔看似水井，故稱該膜板為“井型”氣體電子倍增膜板。
[0054]井型氣體電子倍增膜板的厚度、孔徑、孔間距和rim絕緣環(huán)的大小可根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整。
[0055]本發(fā)明的井型氣體電子倍增膜板的電場結(jié)構(gòu)呈漏斗形，相比厚型氣體電子倍增膜板的電場更加集中，在相同的氣體和電壓條件下，可獲得更高的增益。
[0056]此外，本發(fā)明的井型氣體電子倍增膜板還具有很好的擴(kuò)展性，可與厚型氣體電子倍增膜板(THGEM)或者氣體電子倍增膜(GEM)構(gòu)成多級倍增氣體探測器，以獲得更高的氣體增益，滿足不同實(shí)驗(yàn)的需求。
[0057]二、井型氣體電子倍增膜板的制作方法
[0058]制作圖1所示的井型氣體電子倍增膜板時(shí)，需要依次進(jìn)行以下四個(gè)主要步驟:
[0059](一)、前處理
[0060]1、選用單面覆銅PCB板，將大塊的單面覆銅PCB板剪裁成生產(chǎn)板加工尺寸。
[0061]與采用雙面覆銅PCB板相比，單面覆銅PCB板對鉆孔和rim絕緣環(huán)腐蝕的工藝要求更加簡單并且穩(wěn)定，制作出的孔更加均勻，利于實(shí)現(xiàn)大面積制作。
[0062]2、用刷板機(jī)刷洗單面覆銅PCB板，得到潔凈的單面覆銅PCB板。
[0063]3、在潔凈的PCB板上鉆定位孔。
[0064]4、對潔凈的PCB板依次做下述常規(guī)處理:貼光致抗蝕干膜、曝光顯影、蝕刻、去膜，這時(shí)銅箔和引出電極都已經(jīng)制作成型，但在銅箔中間并沒有孔結(jié)構(gòu)。
[0065](二)