Способ изготовления микроканальных пластин

 

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МИКРОКАНАЛЬНЫХ ПЛАСТИН путем вытягивания из комплекта штабик-трубка единичных волокон, состоящих из жилы и оболочки, сборки пакета из единичных волокон, его разогрев, вытяжку многожильного волокна, составление и термопрессование блока из многожильных волокон, разрезание блока на пластины и удаление жилы травлением в кислоте, отличающийся тем, что, с целью упрощения и удешевления технологического процесса изготовления, увеличения ассортимента применяемых стекол, комплект штабик-трубка изготавливают из одного стекла оболочки, сплавляют на одном конце, в зазор между штабиком и трубкой укладывают дополнительный слой из неизолированных волокон, изготовленных из растворимого в кислоте стекла.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительный слой изготавливают из стекла, вязкость которого при температуре вытяжки меньше, чем у стекла оболочки.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что, с целью повышения качества в зазоре между штабиком и трубкой при вытяжке многожильного волокна создают разрежение.

4. Способ по пп. 1 - 3, отличающийся тем, что, с целью изготовления пластин с цельностеклянным обрамлением, вокруг блока из многожильных волокон перед термопрессованием располагают слой из нескольких рядов неизолированных волокон, изготовленных из стекла оболочки. Изобретение относится к области волоконной оптики, в частности к технологии получения микроканальных пластин. Целью изобретения является упрощение и удешевление технологического процесса изготовления микрокапиллярных пластин и увеличение ассортимента применяемых стекол. Целью изобретения является повышение качества и изготовление пластин с цельностеклянным обрамлением. Сущность изобретения поясняется конкретными примерами осуществления способа. При изготовлении микрокапиллярных пластин используют для жилы и оболочки стекло, мас. PbO 40,2; BaO 7,8; Na₂O 6,3; Bi₂O₃ 1,2; Al₂O₃ 3,5; As₂O₃ 0,3; SiO₂ остальное, а для дополнительного слоя, мас. B₂O₃ 52,39; BaO 33,33; Al₂O₃ 9,52; K₂O 4,76. Предварительно изготавливают из первого стекла штабик и трубку, а из второго неизолированные волокна. Вставляют штабик в трубку и нагревают их до температуры 600-630^оС. На нагретом конце формируют луковицу из штабика и трубки. После этого между штабиком и трубкой укладывают слой из волокон растворимого стекла. Учитывая, что нижний конец пространства, в которое вставляются волокна, закрыто (сформирована луковица), становится возможным снять ограничение на легкоплавкость стекла удаляемой прослойки. В этом случае могут быть использованы стекла с вязкостью при температуре вытяжки 10¹ Пз или менее. В пространстве между штабиком и трубкой можно создавать вакуум порядка 10^-2-10^-3 торр. После укладки дополнительного слоя производят вытяжку штабика и трубки совместно с дополнительным слоем. Температура вытяжки 600-630^оС, вязкость 10^6,5-10⁷ Пз. Стекло дополнительного слоя, расплавляясь, заполняет пространство между жилой и оболочкой. Толщина слоя из растворимого стекла определяется величиной зазора между жилой и оболочкой. В случае создания в зазоре между штабиком и трубкой разрежения предотвращается образование пузырей, удаляются пузыри из стекла дополнительного слоя, вытяжку можно вести при незагазованной среде. После создания вакуума в указанное пространство можно ввести газ и создать окислительную или восстановительную атмосферу заданного давления, например, кислорода, который предотвращает возможное частичное восстановление свинца в оболочке. Единичные волокна калибруют, собирают в пакет и при температуре 570-590^оС проводят повторную вытяжку. Диаметр многожильного волокна 0,7 мм, а диаметр единичного волокна в нем 10-12 мкм. Многожильное волокно собирают в блок и прессуют под давлением при температуре 565-570^оС. Блок разрезают на пластины требуемого размера. Как правило, толщина микроканальных пластин зависит от калибра (отношение толщины к диаметру капилляра). Наиболее широко используются микроканальные пластины с калибром 40-50, т.е. при диаметре капилляра 10 мкм толщина пластины составляет 0,5 мм. Единичные микроканальные пластины круглят, шлифуют, полируют и производят удаление жилы травлением дополнительного слоя в растворе кислоты, например, в растворе соляной кислоты. Желательным является, чтобы вокруг пластины было бы цельное обрамление из стекла (лучше садится электрод, проще подводить прижимные контакты, прочнее). Учитывая, что жила и оболочка изготовлены из одного стекла, а дополнительный слой (толщина его в пластине 1-2 мкм) не оказывает существенного влияния на КТР волокна (КТР стекла жилы и оболочки 9610^-7 1/град, дополнительного слоя 7810^-7 1/град, волокна 9410^-7 1/град), вокруг блока, составленного из многожильного волокна, составляют слой из стержней стекла жилы (оболочки), например при диаметре микроканальной пластины 34 мм ширина цельностеклянного слоя составляет 4 мм. При спекании блока вокруг него по боковой поверхности образуется слой из стекла жилы и после удаления дополнительного слоя растворением в кислотном растворе (при этом соответственно удаляется и жила микроканальной пластины, вокруг капиллярного центрального слоя имеем кольцо из сплошного стекла). Учитывая, что на стекло жилы по чистоте, содержание примесей, пузырей, включений не накладываются жесткие ограничения, для использования в качестве жилы могут быть использованы стекла, сваренные из обычных компонентов, т.е. техническое стекло. В этом случае достигается экономия за счет стоимости стекла, технологии варки и обработки. В качестве дополнительного слоя могут быть использованы халькогенидные, теллуритные, оксихалькогенидные и другие стекла, например стекло, мас. Ge 32, As 13, Se 55, вязкость при температуре вытяжки (600-630^оС) составляет 10³ Пз. Описываемый способ может быть использован для изготовления стеклянной фракции заданного размера и массы, что позволяет получать частицы размером до 1 мкм и массой до 10^-9 г, например, при диаметре жилы 8 мкм и шаге структуры 12-13 мкм, масса стеклянных частиц составляет примерно 10^-7 г, а при диаметре жилы 0,5-1,0 мкм масс. частиц составит 10^-9 г. Одно из главных преимуществ такой стеклянной фракции, полученной после травления дополнительно слоя, в результате выпадения жилы, в том, что каждая из частиц стекла имеет одинаковые массу и размер. Разброс значений (неточность) обусловлен, в основном, клиновидностью МКП, которая выдерживается на уровне 0,0005 см (неточность, обусловленная разбросом значений диаметров капилляров, составляет 4% от указанного размера клиновидности), поэтому неточность массы фракции на два порядка меньше значения массы.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МИКРОКАНАЛЬНЫХ ПЛАСТИН путем вытягивания из комплекта штабик-трубка единичных волокон, состоящих из жилы и оболочки, сборки пакета из единичных волокон, его разогрев, вытяжку многожильного волокна, составление и термопрессование блока из многожильных волокон, разрезание блока и пластины и удаление жилы травлением в кислоте, отличающийся тем, что, с целью упрощения и удешевления технологического процесса изготовления, увеличения ассортимента применяемых стекол, комплект штабик-трубка изготавливают из одного стекла оболочки, сплавляют на одном конце, в зазор между штабиком и трубкой укладывают дополнительный слой из неизолированных волокон, изготовленных из растворимого в кислоте стекла. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительный слой изготавливают из стекла, вязкость которого при температуре вытяжки меньше, чем у стекла оболочки. 3. Способ по пп. 1 2, отличающийся тем, что, с целью повышения качества в зазоре между штабиком и трубкой при вытяжке многожильного волокна создают разрежение. 4. Способ по пп. 1 3, отличающийся тем, что, с целью изготовления пластин с цельностеклянным обрамлением, вокруг блока из многожильных волокон перед термопрессованием располагают слой из нескольких рядов неизолированных волокон, изготовленных из стекла оболочки.

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 36-2000

Извещение опубликовано: 27.12.2000        

---