本发明涉及一种曲面方孔微通道板，特别是涉及一种硅酸盐皮玻璃、曲面方孔微通道板及其制备方法。
背景技术：
：曲面方孔微通道板(Micro-poreOptics，简称MPO)是基于全反射理论利用类龙虾眼结构对极紫外及X射线进行聚焦的元件，由于其具有优良的结构紧凑性、大视场、高分辨和轻重量等优点，在极紫外及X射线光学探测领域中具有极强的发展潜力及应用空间。目前，制备曲面方孔微通道板的方法为“高温熔压热弯”法，其制备MPO的关键在于所用的玻璃纤维由可溶于酸的芯料玻璃棒外套方形皮料玻璃管，拉制形成纤维，外加外围的包边玻璃纤维，三种玻璃纤维规则排列成束，形成平面状方孔微通道板，经高温熔压后切成薄片玻璃，再经热弯成型，形成具有特定曲率半径的曲面，后经酸蚀去除芯玻璃而形成多孔结构。热弯成型是方孔微通道板实现聚焦成像的关键环节，其原理是将平片微通道板放置在特定曲率半径的球面模具上，加热到一定的温度使其软化并在模具顶端重力作用下发生弯曲形变，从而达到特定的曲率，并保证所有的通道轴向都指向球心。热弯过程中若皮料玻璃抗拉强度不够，与芯料匹配的热膨胀系数不当，会造成曲面方孔微通道板内应力过大，导致曲面方孔微通道板的通道变形及破损问题，从而不能实现良好聚焦。目前文献报道的曲面方孔微通道板皮料玻璃采用微光夜视用的传统微通道板，然而由于前者是极紫外线光学成像元件，后者是电子倍增器件；前者要求微通道板为一曲面，后者为平面；前者要求微通道板耐温度冲击、耐辐照、耐机械振动性能要好，后者没有特殊要求。因此，微光夜视用微通道板皮料玻璃往往抗拉强度较低。作为高强玻璃的石英玻璃抗拉强度虽高，但与可溶芯料玻璃的热膨胀系数相差过大，在“高温熔压热弯”过程中内应力过大，无法担当曲面方孔微通道板的皮料玻璃。技术实现要素：本发明的主要目的在于，提供一种新型硅酸盐皮玻璃、曲面方孔微通道板及其制备方法，所要解决的技术问题是使其抗拉强度提高，从而更加适于实用。本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种硅酸盐皮玻璃，由以下摩尔百分比的各组分构成:SiO2，60-80％；Bi2O3，5-20％；Al2O3，0.1-3.5％；Na2O，K2O和Cs2O的总含量为0.1-10％；MgO、BaO和CaO的总含量共为3-15％。本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。优选的，前述的硅酸盐皮玻璃，其中所述的硅酸盐皮玻璃的转变温度(Tg)大于等于500℃，软化温度(Tf)大于等于564℃。优选的，前述的硅酸盐皮玻璃，其中所述的硅酸盐皮玻璃在20℃到300℃的热膨胀系数为60×107-90×107/℃。优选的，前述的硅酸盐皮玻璃，其中所述的硅酸盐皮玻璃在500℃-1000℃之间无析晶。本发明的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。依据本发明提出的一种曲面方孔微通道板，为实体包边的曲面方孔微通道板，其包括本发明所述的皮玻璃和包边玻璃，所述的包边玻璃为曲面方孔微通道板的实体包边。本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。优选的，前述的曲面方孔微通道板，其中所述的曲面方孔微通道板的方孔的边长为12-20μm，方孔的厚度为0.64-1.06mm。优选的，前述的曲面方孔微通道板，其中所述的曲面方孔微通道板的外型的长为40-50mm，宽为40-50mm。本发明的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。依据本发明提出的一种曲面方孔微通道板的制备方法，包括以下步骤：(1)将硅酸、硝酸钡或碳酸钡碳酸钠、碳酸钾或硝酸钾、碱式碳酸镁、碳酸钙、氢氧化铝，得到混合原料，在混合原料中加入澄清剂，在1300-1500℃高温熔制澄清，然后在1200-1350℃拉制成型皮玻璃管；其中澄清剂和混合原料的重量比为0.1-0.8：0.92-0.99；所述的皮玻璃管的组成为(以摩尔百分比)：SiO2，60-80％；Bi2O3，5-20％；Al2O3，0.1-3.5％；Na2O，K2O和Cs2O的总含量为0.1-10％；MgO、BaO和CaO的总含量共为3-15％；(2)将所述的皮玻璃管嵌套在曲面微通道板芯玻璃棒上，经单丝、复丝拉制，复丝规则排列，熔压，得到毛坯段，将所述的毛坯段经过切片、倒角、研磨抛光，得到毛坯板；其中，所述的毛坯板包括皮玻璃、芯玻璃和包边玻璃；(3)将所述的毛坯板热压成型，得到热弯板，将所述的热弯板经过酸液腐蚀，通道内壁镀金属膜，得到实体包边的曲面方孔微通道板；其中，所述的曲面方孔微通道板包括皮玻璃和包边玻璃，包边玻璃为曲面方孔微通道板的实体包边。优选的，前述的曲面方孔微通道板的制备方法，其中所述的曲面方孔微通道板的方孔的边长为12-20μm，方孔的厚度为0.64-1.06mm；所述的曲面方孔微通道板的外型的长为40-50mm，宽为40-50mm。优选的，前述的曲面方孔微通道板的制备方法，其中所述的澄清剂为Sb2O3和/或As2O3。借由上述技术方案，本发明硅酸盐皮玻璃、曲面方孔微通道板及其制备方法至少具有下列优点：(1)本发明提高了曲面方孔微通道板的抗拉强度，其抗拉强度大于65MPa；本发明的硅酸盐皮玻璃的热膨胀系数小，从而解决了小孔径曲面方孔微通道板的变形及破损问题，其在20℃到300℃的热膨胀系数为60×107-90×107/℃。(2)本发明的硅酸盐皮玻璃可以制备成小孔径、高温成型微通道板。上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。附图说明图1本发明曲面方孔微通道板侧面结构示意图。图2是本发明曲面方孔微通道板制备过程中毛坯半正面结构示意图。图3是本发明曲面方孔微通道板制备过程中热弯板酸蚀后的正面多孔结构示意图。具体实施方式为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的硅酸盐皮玻璃、曲面方孔微通道板及其制备方法其具体实施方式、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征或特点可由任何合适形式组合。本发明的一个实施例提出的一种硅酸盐皮玻璃，由以下摩尔百分比的各组分构成:SiO2，60-80％；Bi2O3，5-20％；Al2O3，0.1-3.5％；Na2O，K2O和Cs2O的总含量为0.1-10％；MgO、BaO和CaO的总含量共为3-15％。具体的实施例和对比例的硅酸盐皮玻璃的组成如表1所示。SiO2是玻璃形成体氧化物，是玻璃结构的基本骨架，是皮玻璃的主要成分，其摩尔百分含量超过80％时，玻璃中含有大量的SiO2平面结构，不利于玻璃化学稳定性，也降低了玻璃粘度，提高了热学膨胀系数，恶化了与曲面方孔微通道板芯玻璃的相容性；Bi2O3是玻璃的网络外体氧化物，是玻璃的助熔剂，在玻璃中加入适量的Bi2O3可提高玻璃成型的料性，改善玻璃的热学加工性能，降低玻璃高温熔制粘度，但其摩尔百分含量超过20％，玻璃性能不稳定，出现分相现象；Na2O,K2O和Cs2O是玻璃的网络外体氧化物，碱金属离子在玻璃体中易于移动扩散，可以降低玻璃高温熔制的粘度，使玻璃易于熔融，是良好的助熔剂，同时会增加的热学膨胀系数，降低玻璃的化学稳定性和力学强度，引入量不宜过多；MgO、BaO和CaO是玻璃的网络外体氧化物，同为碱土金属氧化物，有利于提高玻璃的抗析晶能力，并调整玻璃的料性，改善玻璃的热学加工性能，但加入量过大会导致玻璃性能不稳定，出现分相现象；Al2O3为玻璃结构调节性氧化物，其含量的高低影响玻璃的热膨胀系数和化学、热学稳定性，但其含量过大时会增加玻璃折射率及色散。本发明实施例的硅酸盐皮玻璃的转变温度(Tg)大于等于500℃，软化温度(Tf)大于等于564℃。本发明实施例的硅酸盐皮玻璃在20℃到300℃的热膨胀系数为60×107-90×107/℃。本发明实施例的硅酸盐皮玻璃在500℃-1000℃之间无析晶。如图1所示，本发明的另一个实施例提出一种曲面方孔微通道板，其为实体包边的曲面方孔微通道板，其包括本发明实施例所述的硅酸盐皮玻璃1和包边玻璃2，所述的包边玻璃为曲面方孔微通道板的实体包边。本发明实施例的曲面方孔微通道板的方孔的边长为12-20μm，方孔的厚度为0.64-1.06mm。本发明实施例的曲面方孔微通道板的外型的长为40-50mm，宽为40-50mm。本发明的另一个实施例提出一种曲面方孔微通道板的制备方法，包括以下步骤：(1)将硅酸、硝酸钡或碳酸钡碳酸钠、碳酸钾或硝酸钾、碱式碳酸镁、碳酸钙、氢氧化铝，得到混合原料，在混合原料中加入澄清剂，在1300-1500℃高温熔制澄清，然后在1200-1350℃拉制成型皮玻璃管，具体实施例的高温熔制澄清和拉制成型的温度见表3；其中澄清剂和混合原料的重量比为0.1-0.8：0.92-0.99；所述的皮玻璃管的组成为(以摩尔百分比)：SiO2，60-80％；Bi2O3，5-20％；Al2O3，0.1-3.5％；Na2O，K2O和Cs2O的总含量为0.1-10％；MgO、BaO和CaO的总含量共为3-15％；Na2O,K2O和Cs2O是玻璃的网络外体氧化物，碱金属离子在玻璃体中易于移动扩散，可以降低玻璃高温熔制的粘度，使玻璃易于熔融，是良好的助熔剂，同时会增加的热学膨胀系数，降低玻璃的化学稳定性和力学强度，引入量不宜过多，根据与之相匹配的曲面方孔微通道板芯料玻璃中的Na2O,K2O和Cs2O含量进行调节，引入其中的一种或多种，以降低纤维拉制和高温热压过程中的芯皮扩散程度；(2)将所述的皮玻璃管嵌套在曲面微通道板芯玻璃棒上，经单丝、复丝拉制，复丝规则排列，熔压，得到毛坯段，将所述的毛坯段经过切片、倒角、研磨抛光，得到毛坯板；如图2所示，其中，所述的毛坯板包括皮玻璃3、芯玻璃4和包边玻璃5；(3)将所述的毛坯板热压成型，得到热弯板，将所述的热弯板经过酸液腐蚀，如图3所示，热弯板经过酸液腐蚀后具有特定曲率半径，通道内壁镀金属膜，得到实体包边的曲面方孔微通道板；如图1所示，其中，所述的曲面方孔微通道板包括皮玻璃1和包边玻璃2，包边玻璃为曲面方孔微通道板的实体包边。本发明实施例曲面方孔微通道板的制备方法中的曲面方孔微通道板的方孔的边长为12-20μm，方孔的厚度为0.64-1.06mm；所述的曲面方孔微通道板的外型的长为40-50mm，宽为40-50mm。具体的方孔的长、宽及曲面方孔微通道板的外型尺寸如表3所示。本发明实施例曲面方孔微通道板的制备方法中的澄清剂为Sb2O3和/或As2O3。表1硅酸盐皮玻璃组分(摩尔百分比)实施例1实施例2实施例3实施例4对比例1对比例2SiO2/％78.560.070.067.065.085.0Bi2O3/％10.018.012.05.025.012.0Al2O3/％1.03.50.13.04.00Na2O/％2.51.52.03.04.50K2O/％02.53.04.01.52.5Cs2O/％02.22.03.000MgO/％7.06.83.0000BaO/％02.50.915.000.5CaO/％1.03.07.0000测试实施例1-4和对比例1-2的硅酸盐皮玻璃的转变温度(Tg)，软化温度(Tf)，在20℃到300℃的热膨胀系数(α20-300℃(×10-7/℃))和在500-1000℃之间抗吸晶性能，其测试结果如表2所示。表2硅酸盐皮玻璃的性能测试结果由表2可知，实施例1-4的硅酸盐皮玻璃的性能明显优于对比例的硅酸盐皮玻璃的性能。实施例5的皮玻璃管的组成与实施例1硅酸盐皮玻璃组分相同，实施例6的皮玻璃管的组成与实施例2硅酸盐皮玻璃组分相同，实施例7的皮玻璃管的组成与实施例3硅酸盐皮玻璃组分相同，实施例8的皮玻璃管的组成与实施例4硅酸盐皮玻璃组分相同，对比例3的皮玻璃管的组成与对比例1硅酸盐皮玻璃组分相同，对比例4的皮玻璃管的组成与对比例2硅酸盐皮玻璃组分相同。实施例6-8和对比例3-4混合原料和澄清剂的重量比见表4。测试实施例5-8和对比例3、4的曲面方孔微通道板的抗拉强度，测试结果见表4。表3制备曲面微方孔通道板的参数表4制备曲面方孔微通道板时混合原料和澄清剂重量百分比和抗拉强度由表4可知本发明的曲面方孔微通道板的抗拉强度大于65MPa，其抗拉强度明显大于对比例曲面微方孔通道板的抗拉强度。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。当前第1页1 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