技术摘要：
本发明公开了一种微通道板的三氧化二铝防离子反馈膜的制备方法，技术方案包括用室温镓基液态合金作为溶剂，将高纯铝粉加入室温镓基液态合金中形成室温含铝镓基液态合金，室温含铝镓基液态合金暴露在空气环境中在液态合金‑空气界面形成亚纳米三氧化二铝薄膜，用微通道  全部
背景技术：
微光像增强器是微光夜视仪的核心器件，主要由光电阴极、微通道板（简称MCP）和 荧光屏组成。光电阴极接收外部的微弱光信息，将光信息转换成逸出光电子；微通道板对光 电阴极逸出光电子进行电子倍增，形成了对光电子信号的增强；荧光屏接收微通道板出射 的光电子形成光图像。微通道板作为微光像增强器的关键部件，在微光像增强器的信号增 强中起着至关重要的作用。图1是微通道板的剖面示意图，微通道板是由数以百万的微米级 直径的通道组成的多孔状的二维阵列，每一个通道相当于一个电子倍增器，数以百万的通 道电子倍增器阵列熔合而成薄片式电子倍增阵列。微通道板的通道内壁表面有导电层和发 射层，发射层具有二次电子发射特性，导电层为二次电子发射提供电子；微通道板的输入端 和输出端分别沉积有电极，通过电极给微通道板的输入端和输出端施加电压和供给电流。 微通道板工作时，输入端和输出端之间施加直流电压800V至1000V。入射电子进入通道并撞 击通道内壁产生二次发射电子，二次发射电子在电场的作用下获得加速度继续与通道壁碰 撞并产生二次发射电子。电子在从输入端向输出端运行过程中，经过多次碰撞通道壁，通道 输出端形成大量的出射电子，实现了微通道板对电子的倍增。微通道板对输入电子的放大 倍数通常可以达到10000倍，从而增强了微弱信号。 由于真空工艺和气体分子的吸附作用等原因，在微光像增强器的内部存在残余的 气体分子，残余的气体分子在微通道板输出端受到密集的出射电子碰撞而电离。电离产生 的正离子在通道内电场的作用下反向轰击微光像增强器的光电阴极，这样就会损伤光电阴 极，同时使图像背景变坏，这就是离子反馈现象。离子反馈现象降低了微光像增强器的寿 命，必须消除或减少离子反馈。一种有效方法是在微通道板的输入面覆盖防离子反馈膜，图 2是微通道板覆防离子反馈膜的剖面示意图。防离子反馈膜可使质量很小且具有一定能量 的电子透过，又能有效地阻止正离子反馈到光电阴极。防离子反馈膜有效地保护光电阴极， 延长微光像增强器的使用寿命。防离子反馈膜常用材料是三氧化二铝或二氧化硅，据报道， 微通道板覆防离子反馈膜后可使Ⅲ代微光像增强器的使用寿命达到10000小时以上，相比 于无膜微通道板的微光像增强器提高了4–5倍。微通道板由微通道阵列构成，其端面具有阵 列孔口，用常规方法直接镀膜，沉积原子会通过微通道板的孔口直接进入通道，在微通道板 表面不能形成连续完整的薄膜。通过对现有文献检索发现，微通道板的三氧化二铝防离子 反馈膜的制备借助有机膜支撑铝膜，铝膜氧化形成三氧化二铝膜；或者在微通道板基体的 上端面制备三氧化二铝膜，从微通道板基体的下端面采用刻蚀工艺制备微通道孔。 公开号CN1202536A的中国发明专利申请公开了一种微通道板防离子反馈膜的制 备方法，采用在微通道板的输入面先涂覆一层有机膜，再采用离子溅射制膜技术在有机膜 上制备防离子反馈膜，经焙烧后将有机膜分解，则在微通道板的输入面留下一层防离子反 3 CN 111613500 A 说　明　书 2/5 页 馈膜；防离子反馈膜为三氧化二铝的制膜过程为，涂覆有机膜、直流溅射制备铝膜、铝膜氧 化、焙烧分解有机膜。这种制备防离子反馈膜的工艺中有机膜与微通道板直接接触，微通道 板的发射层直接受到有机膜及其分解物尤其碳的污染，致使微通道板的性能下降。另外，碳 污染的微通道板在微光像增强器中会引起光电阴极的碳污染，导致光电阴极的性能下降。 用离子溅射制备防离子反馈膜涉及到真空获得和薄膜沉积，设备成本高、耗费时间长。 为了克服制作防离子反馈膜工艺过程中对微通道板的碳污染，公开号CN1649067A 的中国发明专利申请公开了一种防止污染微通道板的防离子反馈膜的制备方法，在去离子 水中制备自持有机载膜，在自持有机载膜上磁控溅射铝膜，得到由有机载膜和铝膜组成的 双层膜；用双层膜的铝膜与微通道板输入面紧密接触，在气体辉光放电中完成铝膜与微通 道板输入面的贴附，辉光放电产生的氧离子使铝膜氧化并使有机载膜分解脱除；由于铝膜 与微通道板输入面紧密贴附，在分解有机载膜过程中挥发的分子被铝膜挡住，从而可以减 轻微通道板受到的污染。磁控溅射铝膜、铝膜贴膜、氧化和脱除有机载膜都是在真空室内进 行的，设备成本高、耗费时间长。 为了避免有机膜的制备及去除 ，杜绝对微通道板的污染 ，申请公布号 CN110010431A的中国发明专利申请公开了一种具有防离子反馈膜的微通道板的制备方法， 在微通道板基体的上端面上用原子层沉积法直接制备防离子反馈膜，不需要有机膜辅助， 不需要薄膜转移；在微通道板基体的下端面制备图形化的刻蚀掩蔽层，然后采用刻蚀工艺 制备微通道孔；在微通道孔的内壁上依次制备绝缘层、导电层和二次电子发射层；去除掩蔽 层，得到具有防离子反馈膜的微通道板。通过一套工艺步骤直接得到端面具有防离子反馈 膜的微通道板。该工艺需要配备原子层化学气相沉积设备、光刻机、磁控溅射镀膜机、刻蚀 机等，设备成本高、耗费时间长。 以上两种在微通道板表面制备三氧化二铝防离子反馈膜的方法需要先制备有机 支撑膜，然后在有机支撑膜上制备铝膜，铝膜氧化形成三氧化二铝膜。采用有机支撑膜辅助 会带来微通道板的碳污染，且离子溅射镀膜、磁控溅射镀膜等真空镀膜设备成本高、工艺耗 费时间长。具有防离子反馈膜的微通道板的制备方法将三氧化二铝防离子反馈膜的制备与 微通道板的制备融合，这种先制备防离子反馈膜再制备微通道板的方法涉及复杂的微电子 工艺，该工艺需要配备原子层化学气相沉积设备、光刻机、磁控溅射镀膜机、刻蚀机等，设备 昂贵、成本高、耗费时间长。
技术实现要素：
室温液态金属具有许多有趣的表面和体特性，这使得它们在各种工程中得到应 用。镓基液态合金室温下呈液态，在空气环境下在金属-空气界面形成自限制薄氧化层。这 种原子般薄的界面氧化物是一种自然存在的二维材料。镓铟合金、镓铟锡合金等室温镓基 液态合金的自限制氧化层完全由氧化镓组成，氧化镓薄膜的厚度2.8nm；室温镓基液态合金 的自限制界面氧化层的组份由导致吉布斯自由能最大程度降低的氧化物决定。具有低吉布 斯自由能的元素氧化物主导液态合金的表面氧化物。如果以室温镓基液态合金为溶剂，在 室温镓基液态合金中掺入合适的反应金属形成共合金，在液态合金-空气界面可能形成掺 入元素的氧化物层。室温镓基液态合金母材金属的液态特性使得金属与自限制氧化层之间 不存在宏观力，用微通道板输入面接触室温镓基液态合金的自限制氧化层可以实现自限制 4 CN 111613500 A 说　明　书 3/5 页 氧化层的干净剥离。 本发明的目的在于提供一种微通道板的三氧化二铝防离子反馈膜的制备方法，该 方法克服已有技术存在的微通道板的碳污染、设备昂贵、工艺耗费时间长等缺点，可以避免 在工艺过程中借助有机支撑膜，不使用物理气相沉积设备、原子层化学气相沉积设备、光刻 机、刻蚀机等昂贵设备，且具有方法简单、成本低等优点。 为了实现上述目的，本发明采取如下的技术解决方案： 一种微通道板的三氧化二铝防离子反馈膜的制备方法，包括以下步骤： 室温含铝镓基液态合金的制备，如图3所示，在氮气5气氛和室温温度下，用室温镓基液 态合金6作为溶剂，将0.5wt%–2wt%的高纯铝粉7加入室温镓基液态合金6中形成高纯铝粉与 室温镓基液态合金混合液8，对高纯铝粉与室温镓基液态合金混合液8充分搅拌10分钟以 上，形成室温含铝镓基液态合金9。 三氧化二铝薄膜的形成，如图4所示，在氮气5气氛和室温温度下，将室温含铝镓基 液态合金9适量倒入洁净的玻璃培养皿中，待室温含铝镓基液态合金9形状稳定后将盛有室 温含铝镓基液态合金9的玻璃培养皿暴露在空气10环境中5分钟以上，在室温含铝镓基液态 合金9与空气10的界面形成自限制亚纳米三氧化二铝薄膜11。 微通道板贴附三氧化二铝薄膜，如图5所示，在氮气5气氛和室温温度下，用微通道 板1的输入面接触室温含铝镓基液态合金9的自限制亚纳米三氧化二铝薄膜11，并缓慢将载 有亚纳米三氧化二铝薄膜11的微通道板1从室温含铝镓基液态合金9表面移出，在微通道板 1上贴附高质量的亚纳米三氧化二铝薄膜11。 在微通道板输入面重复贴附一次或多次亚纳米三氧化二铝薄膜，在微通道板上制 备不同厚度的三氧化二铝防离子反馈膜。 进一步的，室温镓基液态合金选择Ga62.5In21.5Sn16.0或Ga75.5In24.5中的一种。 进一步的，微通道板的三氧化二铝防离子反馈膜的制备室温温度20℃–30℃。 进一步的，三氧化二铝防离子反馈膜的制备不需要薄膜沉积设备和有机膜辅助， 实现了快速连续制备微通道板的三氧化二铝防离子反馈膜，避免了有机膜对微通道板的污 染，且制备成本低和制备效率高。 由以上技术方案可知，本发明采用掺铝室温镓基液态合金氧化的方法在微通道板 输入面制备三氧化二铝防离子反馈膜。与借助有机支撑膜制备三氧化二铝防离子反馈膜相 比，掺铝室温镓基液态合金氧化的方法避免了有机膜分解的污染和物理气相沉积薄膜设备 投资费用高、生产效率低的缺点。与用原子层沉积的方法在微通道板基体上制备三氧化二 铝防离子反馈膜相比，本发明避免了使用原子层沉积设备和微通道刻蚀设备，降低了设备 投资费用，简化了制备工艺。本发明方法适用于在微通道板上制备高质量的防离子反馈膜， 不需要复杂的设备。 附图说明 图1为微通道板的剖面示意图。 图2为微通道板覆防离子反馈膜的剖面示意图。 图3为本发明的室温含铝镓基液态合金形成过程示意图。 图4为室温含铝镓基液态合金在空气界面形成三氧化二铝薄膜示意图。 5 CN 111613500 A 说　明　书 4/5 页 图5为微通道板贴附三氧化二铝薄膜示意图。 图中标记：  1、微通道板，2、通道，3、通道内壁，4、防离子反馈膜，5、氮气，6、室温镓 基液态合金，7、高纯铝粉，8、高纯铝粉与室温镓基液态合金混合液，9、室温含铝镓基液态合 金，10、空气，11、三氧化二铝薄膜。