微网探测器的制作方法与流程

1.本技术涉及微结构气体探测器领域，具体地，涉及一种微网探测器的制作方法。背景技术：2.随着大型对撞机实验中粒子能量和亮度的不断提高，对探测谱仪中的各个探测器的计数能力、抗辐照性能、空间和时间分辨等提出了更高的要求。传统的多丝室、正比管已经很难满足这些需求。微结构气体探测器的出现，提供了一种很好的解决方案，其具有高计数率、抗辐射、高精度位置灵敏等诸多优异特性，因此很快成为气体探测器的重要研究方向之一。三个电极将探测器分成漂移区和雪崩放大区。带电粒子或光子在漂移区直接电离或光电效应产生原子分子电离产生电子离子对，这些电离电子在漂移电场的作用下漂移，通过金属丝网进入雪崩放大区，在雪崩放大区内电离电子产生级联倍增，从而产生可观测的足够多的电荷信号。3.微结构气体探测器目前已成为国际气体探测器研究的热点，在高能物理实验中获得新的使用，并广泛应用于高能物理、核探测和国民经济等许多领域，例如，同步辐射装置上的衍射实验、热中子成像、x射线成像、μ子成像等，而微结构气体探测器的关键点在于雪崩区支撑结构。4.然而，微结构气体探测器的支撑结构通常有两种制作工艺，其一，利用固态光刻胶通过紫外光辐照和化学刻蚀，由于在这种制作工艺中固态光刻胶的厚度较小，需要叠加多层才能达到微结构气体探测器所需要的厚度，使得制作工序繁杂，影响制作质量不足，且成品率较低；其二，采用热熔胶膜热压接法进行制作，其制作效率较低，难以快速地批量化制作。技术实现要素：5.本技术实施例的目的在于提供一种微网探测器的制作方法，以解决现有微网探测器制作工艺中制作效率低、成品率不足的问题。6.为了解决上述问题，本技术采用以下技术方案予以实现：7.本技术实施例提供的一种微网探测器的制作方法，包括：8.备好读出阳极板和金属微网；9.在所述读出阳极板上涂抹液体光刻胶至预设厚度，以形成光刻胶层；10.将所述金属微网覆设于所述光刻胶层，并进行刻蚀以形成绝缘支柱；11.在所述读出阳极板上制作漂移电极，完成所述微网探测器的制作。12.进一步地，将所述金属微网覆设于所述光刻胶层，并进行刻蚀以形成绝缘支柱的步骤，具体包括：13.将所述金属微网覆设于所述光刻胶层；14.将掩膜板盖设于所述光刻胶层，曝光并刻蚀后形成中空支柱；15.对所述中空支柱灌注绝缘胶，以形成所述绝缘支柱。16.进一步地，所述液体光刻胶为反胶，所述掩膜板设有圆环通孔，所述圆环通孔用于曝光并刻蚀后形成圆筒状的所述中空支柱；或，所述液体光刻胶为正胶，所述掩膜板设有圆环盖设部，所述圆环盖设部用于曝光并刻蚀后形成圆筒状的所述中空支柱。17.进一步地，所述圆环通孔的数量为多个，多个所述圆环通孔呈排状设置。18.进一步地，所述圆环盖设部的数量为多个，多个所述圆环盖设部呈排状设置。19.进一步地，所述绝缘胶的材质为环氧胶。20.进一步地，所述曝光时间为10s～20s。21.进一步地，所述读出阳极板和所述掩膜板均具有定位孔，所述定位孔用于将所述掩膜板盖设所述读出阳极板时进行定位。22.进一步地，所述光刻胶层的预设厚度为100μm～200μm。23.进一步地，将所述金属微网覆设于所述光刻胶层，所述金属微网的张力为10n/cm～20n/cm。24.本技术实施例提供的微网探测器的制作方法，在所述读出阳极板上涂抹液体光刻胶至预设厚度，以形成光刻胶层，避免了因固态光刻胶多次覆膜叠加导致成品率不足的情况，从而提高了微网探测器的质量与成品率。将所述金属微网覆设于所述光刻胶层，并进行刻蚀以形成绝缘支柱，进而可以通过光刻设备进行工艺处理，达到批量化制作，提高制作效率，实现批量化生产。附图说明25.图1为本技术实施例提供的一种微网探测器的制作方法的流程示意图；26.图2为本技术实施例提供的一种微网探测器的结构示意图；27.图3为本技术实施例提供的一种微网探测器制作过程的第三步结构示意图；28.图4为本技术实施例提供的一种微网探测器的工作示意图；29.图5为本技术实施例提供的一种微网探测器的制作方法形成绝缘支柱的流程示意图；30.图6为本技术实施例提供的一种绝缘支柱的结构示意图；31.图7为本技术实施例提供的第一种掩膜板的结构示意图；32.图8为本技术实施例提供的第二种掩膜板的结构示意图；33.图9为本技术实施例提供的第三种掩膜板的结构示意图；以及34.图10为本技术实施例提供的第四种掩膜板的结构示意图。35.附图标记说明：36.1、读出阳极板；2、光刻胶层；21、绝缘支柱；21a、支柱外层；21b、绝缘胶层；3、金属微网；4、漂移电极；5、掩膜板；5a、环状通孔；5b、圆环盖设部；5c、第一通孔；5d、第一盖设块；51、第一掩膜层；52、第二掩膜层；a、漂移电场区；b、雪崩电场区；c、放大器。具体实施方式37.下面结合附图对本技术的具体实施方式进行详细的描述。38.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合，具体实施方式中的详细描述应理解为本技术宗旨的解释说明，不应视为对本申请的不当限制。39.在本技术的描述中，所涉及的术语“第一/第二”仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定次序，可以理解地，“第一/第二”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序，以使这里描述的本技术实施例能够以除了在这里图示或描述的以外的顺序实施。40.应该理解的是，方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些方位术语仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。41.目前，通常采用干膜光刻法对固体光刻胶进行蚀刻，以形成微网探测器的雪崩区结构，一方面，固体光刻胶成本较高，采购周期较长，往往需要从国外进口；另一方面，固体光刻胶的厚度难以直接与雪崩区结构的尺寸相适配，一般需要将固体光刻胶多次覆膜，叠加至多层才能满足厚度需求，而叠加过程往往影响微网探测器的质量，极大的降低微网探测器的成品率。42.而采用热熔胶膜热压接法进行制作微网探测器时，其采用热辊压轴进行处理，制作效率较低，无法实现批量化制作，难以满足市场需求。43.有鉴于此，如图1所示，本技术实施例提出了一种微网探测器的制作方法，包括：44.s10、备好读出阳极板和金属微网；45.s20、在读出阳极板上涂抹液体光刻胶至预设厚度，以形成光刻胶层；46.s30、将金属微网覆设于光刻胶层，并进行刻蚀以形成绝缘支柱；47.s40、在读出阳极板上制作漂移电极，完成微网探测器的制作。48.在本技术实施例中，参见图2～图4，微网探测器包括读出阳极板1、金属微网3、绝缘支柱21和漂移电极4，其中，绝缘支柱21将金属微网3和漂移电极分隔形成雪崩电场区b，读出阳极板1与金属微网3之间形成漂移电场区a。当粒子入射到漂移电场区a时，因漂移电场区a区电场较低(约1kv/cm)，所产生的原电离电子漂移到下方的雪崩电场区b(强电场区)产生雪崩，雪崩主要在读出阳极板1附近几微米发展到最大。正离子运动对感应信号也有重要贡献，在离收集信号很近且窄的高电场区内，正离子反向运动，其渡越到金属微网3的速度和所需的时间非常短，并且其在读出阳极板1(阳极)上感应负信号，对阳极信号贡献是重要的，使探测信号有极好的时间性能。因此，雪崩电场区b的绝缘支柱21的制作工艺与生产质量，对探测信号产生极大影响，直接影响微网探测器的质量与精度，而在本技术实施例的微网探测器中，在读出阳极板1上涂抹液体光刻胶至预设厚度，以形成光刻胶层2，将金属微网3覆设于光刻胶层2，并进行刻蚀以形成绝缘支柱21，避免了因固态光刻胶多次覆膜叠加，同时本技术实施例的微网探测器可以通过光刻设备进行工艺处理，达到批量化制作，提高制作效率，实现批量化生产。49.具体地，将读出阳极板1和金属微网3清洗干净，对清洗干净后的读出阳极板1和金属微网3进行烘干，从而完成读出阳极板1和金属微网3的准备，便于后续的步骤中对读出阳极板1和金属微网3进行处理。例如，用于测量x射线，气体选用氙(xe)，制作该气体探测器过程中，先选用合适的读出阳极板1与金属微网3，读出阳极板1和金属微网3清洗干净并烘干，以便于后续制作工序。50.应该理解的是，对于不同的气体探测器而言，读出阳极板1、金属微网3、漂移电极4均应当与气体探测器所使用环境、使用需求相适应，对读出阳极板1、金属微网3、漂移电极4进行合理选择，上述仅以测量x射线，气体选用氙(xe)的气体探测器为例进行说明，不应理解为本技术的限定。51.待读出阳极板1清洗干净并烘干后，在读出阳极板1上涂抹液体光刻胶至预设厚度，以形成光刻胶层2，其中，光刻胶层2的预设厚度可以根据不同探测器的测量需求进行改变。例如，将液体光刻胶涂抹至读出阳极板1，涂抹液体光刻胶的读出阳极板1放置于匀胶机上，通过匀胶机对液体光刻胶涂抹均匀，并刮平，使得读出阳极板1上的液体光刻胶的厚度达到预设厚度，从而形成光刻胶层2。52.应该注意的是，由于在上述的步骤中，采用的是液体光刻胶一次性形成预设厚度的光刻胶层2，能够避免通过固体光刻胶(固体光刻膜)多次覆膜叠加至预设厚度，从而提高雪崩电场区b的要求，进而提高本技术实施的微网探测器的成品率与质量。53.光刻胶层2达到预设厚度，满足微网探测器的使用需求后，将金属微网3覆设于光刻胶层2，并进行刻蚀以形成绝缘支柱21。例如，将覆设有金属微网3的光刻胶层2放置于光刻设备上进行加工，在光刻胶层2上将除绝缘支柱21外的其余部分刻蚀，从而形成绝缘支柱21。绝缘支柱21支撑金属微网3，并且绝缘支柱21与读出阳极板1之间形成雪崩电场区b，所要探测的粒子进入探测厚，引起正、负离子运动，经由雪崩电场区b后，使得探测器得到检测信号，检测信号经放大器c发出警示(参见图4)。54.由于对覆设有金属微网3的光刻胶层2刻蚀，进而可以通过光刻设备批量化加工处理，提高微网探测器的制作效率。同时，应该注意的是，液体光刻胶常作为半导体加工工艺中辅助加工的材料，并非形成关键部件，与本技术中液体光刻胶刻蚀形成绝缘支柱21的作用完全不同，例如，在晶圆刻蚀工艺，在晶圆加工之前，将液体光刻胶涂抹至晶圆上，经过曝光、显影后，使得该光刻胶形成为后续加工工序中的“围框”，激光对“围框”内的晶圆进行刻蚀，待晶圆刻蚀完成，将该“围框”进行清除。55.在读出阳极板1上制作漂移电极4，完成微网探测器的制作。具体地，待绝缘支柱21完成后，制作漂移电极4，漂移电极4和金属微网3之间形成漂移电场区a。所要探测的粒子进入漂移电场区a后，引起正、负离子的运动。特别地，制作漂移电极4后，制作边框并焊接读出连接器，从而实现微网探测器的制作，并与外部电路进行连接，进而可以得到可观察、可获取的检测信号。56.下面对本技术实施例提供的微网探测器的制作方法的各种详细实施步骤进行具体说明。57.s10、备好读出阳极板和金属微网。58.具体地，根据不同的微网探测器的使用需求，选择适配的将读出阳极板1和金属微网3，对清洗干净后的读出阳极板1和金属微网3进行烘干，从而完成读出阳极板1和金属微网3的准备工作，便于后续的步骤中对读出阳极板1和金属微网3进行处理。59.特别地，在备好读出阳极板1、金属微网3的步骤中，可以将漂移电极4一并备好。或者，在后续的微网探测器的制作过程中涉及漂移电极4时，再备好漂移电极4。或者，仅先备好读出阳极板1，在进行s30前将金属微网3备好。上述仅以s10进行展示微网探测器的制作过程，不应理解为本技术实施例的不当限定，应该指出的是，在s10步骤中，一并备好读出阳极板1和金属微网3，可以节约后续时间，提高微网探测器的制作效率。60.s20、在读出阳极板上涂抹液体光刻胶至预设厚度，以形成光刻胶层。61.具体地，待读出阳极板1清洗干净并烘干后，根据不同探测器的检测需求，在读出阳极板1上涂抹液体光刻胶至预设厚度，以形成光刻胶层2，光刻胶层2的预设厚度与雪崩电场区b的距离一致。采用匀胶法将液体光刻胶涂抹至预设厚度，例如，将液体光刻胶涂抹至读出阳极板1，涂抹液体光刻胶的读出阳极板1放置于匀胶机上，利用匀胶机对液体光刻胶涂抹均匀。通过调整匀胶机的参数，使得经过匀胶机处理后的液体光刻胶达到预设厚度。在上述的匀胶法涂抹液体光刻胶中，根据不同的光刻胶层2的预设厚度，调整匀胶机的参数，从而满足不同预设厚度的需求。62.在一实施例中，光刻胶层2的预设厚度为100μm～200μm，例如，光刻胶层2的预设厚度为100μm，使得经过后续s30和s40后，微网探测器的读出阳极板1和金属微网3的间距为100μm，进而形成间距为100μm的雪崩电场区b。63.应该注意的是，在s20中，由于液体光刻胶一次性形成预设厚度的光刻胶层2，避免了通过固体光刻胶(固体光刻膜)多次覆膜叠加至预设厚度的工序，从而提高了微网探测器的精度、效率，降低了微网探测器次品率与质量损伤。64.s30、将金属微网覆设于光刻胶层，并进行刻蚀以形成绝缘支柱；65.具体地，光刻胶层2的厚度满足微网探测器要求后，将金属微网3覆设于光刻胶层2，并进行刻蚀以形成绝缘支柱21。例如，液体光刻胶为正胶，将覆设有金属微网3的光刻胶层2放置于光刻设备上进行加工，在光刻胶层2上将除绝缘支柱21外的其余部分刻蚀，从而形成绝缘支柱21。特别地，将金属微网3覆设于光刻胶层，金属微网3的张力为10n/cm～20n/cm。例如，金属微网3的张力为20n/cm，有利于增大绝缘支柱21之间间距，减少支撑死区面积，同时降低读出阳极板1翘曲风险，进而使得微网探测器的结构紧凑，在引入的物质量较低的情况下，减少粒子散射，提高微网探测器的检测效果。66.在一实施例中，如图5和图6所示，s30、将金属微网覆设于光刻胶层，并进行刻蚀以形成绝缘支柱的步骤，具体包括：67.s310、将金属微网覆设于光刻胶层；68.s320、将掩膜板盖设于光刻胶层，曝光并蚀刻后形成中空支柱；69.s330、对中空支柱灌注绝缘胶，以形成绝缘支柱。70.具体地，光刻胶层2的厚度满足预设要求后，将金属微网3覆设于光刻胶层2。例如，读出阳极板1和掩膜板5均具有定位孔，定位孔用于将掩膜板5盖设读出阳极板1时进行定位。71.将掩膜板5盖设于光刻胶层2，曝光并刻蚀后形成中空支柱。例如，曝光时间为10s～20s，将盖设有掩膜板5的光刻胶层2曝光10s～20s，在光刻胶层2上将其余部分刻蚀后，从而形成中空支柱。应该注意的是，曝光时间直接影响微网探测器性能，曝光时间过短，将会导致光刻胶层2曝光不充分，而曝光时间太长，将会导致光刻胶层2内产生较大分散，造成光刻胶层2的上、下表面的面积不相同，进而导致刻蚀后形成的绝缘支柱21的上、下表面的横截面积不相通，影响微网探测器的探测效果，甚至探测失效。72.对中空支柱灌注绝缘胶，以形成绝缘支柱21，由于绝缘支柱21内灌注有绝缘胶，从而加强绝缘支柱21对金属微网3的支撑效果，同时，提高金属微网3与读出阳极板1之间连接强度与绝缘效果，进而提高微网探测器的可靠性与检测性能。特别地，绝缘胶的材质为环氧胶，对中空支柱的中空部分灌注环氧胶，从而形成绝缘支柱21，此时，绝缘支柱21包括支柱外层21a和绝缘胶层21b，支柱外侧21a由液体光刻胶形成，绝缘胶层21b由绝缘胶形成。由于环氧胶具有良好的绝缘性能与粘接性能，进一步提高绝缘支柱21的支撑效果、绝缘效果与连接强度。73.在一实施例中，如图7和图8所示，液体光刻胶为反胶，掩膜板5设有环状通孔5a，环状通孔5a用于曝光并刻蚀后形成圆筒状的中空支柱。74.具体地，液体光刻胶为反胶，将反胶涂抹至读出阳极板1，涂抹至预设厚度后，形成反胶的光刻胶层2，通过掩膜板5的曝光后，形成中孔支柱。此时，曝光区域为环状通孔5a，将曝光区域之外的其他部分反胶进行刻蚀，从而形成中孔支柱。例如，环状通孔5a中心处的反胶经曝光，刻蚀后形成用于灌注绝缘胶的中孔支柱的孔洞。特别地，环状通孔5a的数量为多个，多个环状通孔5a呈排状设置，具体地，掩膜板5上设有多个环状通孔5a，多个环状通孔5a成排设置，形成多排的环状通孔5a，经曝光，刻蚀后形成多个排状的绝缘支柱21，从而加强了绝缘支柱21对金属微网3与读出阳极板1之间连接，同时提高了绝缘支柱21对金属微网3的支撑效果。例如，相邻排环状通孔5a之间错位设置，从而进一步提高后续步骤形成的绝缘支柱21对金属微网3的支撑效果与连接强度。75.在一实施例中，如图9所示，液体光刻胶为正胶，掩膜板5设有圆环盖设部5b，圆环盖设部5b用于曝光并刻蚀后形成圆筒状的中空支柱。具体地，液体光刻胶为正胶，将正胶涂抹至读出阳极板1，涂抹至预设厚度后，形成正胶的光刻胶层2，通过掩膜板5的圆环盖设部5b曝光后，将正胶曝光区域刻蚀清除，从而形成中孔支柱。例如，圆环盖设部5b的中心圆孔处的正胶，经曝光，刻蚀后形成用于灌注绝缘胶的中孔支柱的孔洞。特别地，圆环盖设部5b的数量为多个，多个圆环盖设部5b呈排状设置，具体地，掩膜板5上设有多个圆环盖设部5b，多个圆环盖设部5b成排设置，形成多排的圆环盖设部5b，经曝光，刻蚀后形成多个排状的绝缘支柱21，从而加强了绝缘支柱21对金属微网3与读出阳极板1之间连接，同时提高了绝缘支柱21对金属微网3的支撑效果。例如，相邻排圆环盖设部5b之间错位设置，从而进一步提高后续步骤形成的绝缘支柱21对金属微网3的支撑效果与连接强度。76.在一实施例中，如图10所示，掩膜板5包括第一掩膜层51和第二掩膜层52，第一掩膜层51设有第一通孔5c，第二掩膜层52设有第一通孔5c，第一通孔5c和第一盖设块5d用于曝光、刻蚀后形成中空支柱。具体地，第一掩膜层51的第一通孔5c和第二掩膜层52第一盖设块5d可以组合叠加后，形成环状通孔5a或圆环盖设部5b，通过环状通孔5a或圆环盖设部5b进行曝光后，刻蚀形成中空支柱。例如，液体光刻胶为反胶，第一掩膜层51与第二掩膜层52拼装成掩膜板5，第一通孔5c和第一通孔5c组合后形成环状通孔5a，反胶形成的光刻胶层2经过环状通孔5a的掩膜板5曝光，刻蚀除去除中空支柱之外的其余部分，从而形成中空支柱。应该注意的是，上述仅以液体光刻胶为反胶，第一通孔5c和第一通孔5c组合后形成环状通孔5a为例进行说明，为了避免赘述不对液体光刻胶为正胶情况下，第一掩膜层51与第二掩膜层52拼装成掩膜板5具体细节进行说明，但不应该理解为对本技术的限定。77.s40、在读出阳极板上制作漂移电极，完成微网探测器的制作。78.具体地，在读出阳极板1上制作漂移电极4，例如，根据不同探测器的需求，制作相适配漂移电极4，漂移电极4与金属微网3之间形成漂移电场区a，使得漂移电场区a满足微网探测器的需求。79.在一实施例中，在读出阳极板1上制作漂移电极4后，制作微网探测器的边框，对漂移电场区a和雪崩电场区b进行保护。待边框制作完成后，焊接读出连接器，完成微网探测器的制作。80.为了更好地理解本技术实施例的微网探测器的制作方法，下面对微网探测器的制作方法做进一步地说明。81.(1)制作读出阳极板1和金属微网3。例如，根据微网探测器的不同探测需求，制作出制作读出阳极板1和金属微网3，对制作后的读出阳极板1和金属微网3清洗干净，并进行烘干，从而完成读出阳极板1和金属微网3的准备。82.(2)在读出阳极板1上均匀涂抹液体光刻胶，达到预设厚度。在涂抹液体光刻胶过程中，通过匀胶机对液体光刻胶进行匀胶处理，使液体光刻胶均匀地涂在读出阳极板1上，形成光刻胶层2。应该注意的是，液体光刻胶可以选用正胶，也可以选用反胶，根据微网探测器的探测需求进行选择。83.(3)对涂抹均匀液体光刻胶的读出阳极板1进行曝光，刻蚀。例如，根据所采用的液体光刻胶的不同，选择适配的掩膜板5对液体光刻胶进行曝光，曝光后刻蚀，形成中空支柱。84.(4)对中空支柱的中空部分进行灌注环氧胶，形成绝缘支柱21，绝缘支柱21位于读出阳极板1和金属微网3之间，形成雪崩电场区b。正、负离子进入雪崩电场区b后进行放大，经由放大器c后得到检测信号。85.(5)制作漂移电极4，制作边框并且焊读出连接器。例如，将在读出阳极板1上制作漂移电极4，漂移电极4与金属微网3之间形成漂移电场区a。被测粒子射入漂移电场区a后，正、负离子运动。将漂移电极4、金属微网3和读出阳极板1与相关器件进行电连接，完成微网探测器的制作。86.以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，对于本领域技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术所要求保护的技术方案的精神和范围。