[发明专利]玻璃材质的编码孔径准直器及其制备方法

说明书

本发明提供一种玻璃材质的编码孔径准直器及其制备方法，制备过程包括芯料与皮料玻璃棒的匹配选择、玻璃棒拉制细丝，细丝经由排屏、压屏、变径、冷加工、化学腐蚀多道工序制作，最终制备得到含铅玻璃材质的编码孔径准直器。本发明抛弃传统金属材质准直器材质结构及其制备方式，采用完全不同的加工原理，本发明基于玻璃材质的编码孔径准直器空间分辨率可达到微米级别，较金属材质提高两个数量级，适用于对镜头的空间分辨率要求高的科学及工程应用；同时单片玻璃材质的编码孔径准直器的重量极轻，使得本发明的编码孔径准直器进行阵列拼接后光学镜头在载荷重量具有较大优势。

技术领域

本发明涉及编码孔径准直器技术领域，具体而言涉及一种玻璃材质的编码孔径准直器及其制备方法。

背景技术

编码孔径准直器是应用于具有一定空间分辨的射线探测领域的光学器件，在深空探测、核辐射成像、核辐射监测及医疗成像等多方面应用。随着探测及成像对于系统精度要求的进一步提高，提高编码孔径准直器的空间分辨率成为提高射线探测及射线成像的关键。

传统的金属材质的编码孔径准直器受加工工艺限制，空间分辨率一般为毫米量级，难以达到微米量级，无法满足高空间分辨率的探测应用需求

发明内容

本发明目的在于提供一种玻璃材质的编码孔径准直器及其制备，可达到微米级的空间分辨率，并且具有极轻的重量，利于镜头装配和实际应用。

根据本发明目的的第一方面提出一种玻璃材质的编码孔径准直器的制备方法，包括：

步骤1、选取匹配的玻璃材质的皮料和芯料，首先将实心皮料玻璃棒在高温下拉制成皮料丝；其次，将实心芯料玻璃棒套在截面为空心管状皮料管中并紧密配合，在高温下拉制成玻璃丝；

步骤2、按照预设的排列方式，将皮料丝与玻璃丝逐排排入屏段，并保证排列完成的屏段两个对边尺寸相差在0.05mm之内；其中皮料丝为不可腐蚀位置，玻璃丝设置在可腐蚀位置；

步骤3、将排列好的屏段放入真空压屏系统中，在预设温度和真空环境下加压，使得屏段中所有的方形玻璃丝与方形皮料丝融压在一起；

步骤4、将融压好的屏段悬挂固定，缓慢放入拉丝炉的有效温区，屏段在高温下保温1-2小时并进行变径，形成编码阵列；

步骤5、对形成编码阵列的屏段进行切片、抛光，并采用化学腐蚀方式将其中的芯料部分腐蚀去除，保留皮料部分，得到最终的为编码孔径准直器结构。

优选地，所述编码孔径准直器为含铅玻璃，含铅量为10％至50％。

优选地，在步骤1中，所述皮料按照质量百分比包含以下组分：

SiO₂：38％-65％

PbO+Bi₂O₃：18％-50％

BaO+Al₂O₃：7％-11％

Na₂O+K₂O：4％-6％

所述芯料按照质量百分比包含以下组分：

SiO2+B₂O₃：33％-45％

RO+BaO：31％-39％

LaO+PbO：12％-28％

K₂O+Al₂O₃+Na₂O：6％-9％。

优选地，在步骤1中，皮料丝和玻璃丝的拉制，在600-700℃的高温下进行，并且拉制得到的皮料丝和玻璃丝的截面形状和尺寸均相同。