阅读说明：本技术 多气隙全阻性盲孔型探测器的制作方法 (Method for manufacturing multi-air-gap full-resistance blind hole type detector ) 是由 周意 吕游 宋国锋 尚伦霖 张广安 鲁志斌 刘建北 张志永 邵明 于 2020-06-28 设计创作，主要内容包括：本公开提供一种多气隙全阻性盲孔型探测器的制作方法,包括：步骤S1：制备基材材料,包括读出电极基材,通孔单元基材,气隙垫片,平板电极基材,漂移电极基材；步骤S2：利用步骤S1所制备的基材材料制备读出电极,平板电极,漂移电极,以及通孔单元；步骤S3：在读出电极上依次交替安装通孔单元区和平板电极,直至安装至第N层通孔单元区,N≥2,得到全阻性盲孔型放大区；以及步骤S4：在步骤S3所制备的全阻性盲孔型放大区上方安装漂移电极和窗,完成多气隙全阻性盲孔型探测器的制作。(The invention provides a method for manufacturing a multi-air-gap fully-resistive blind hole type detector, which comprises the following steps: step S1: preparing a substrate material which comprises a reading electrode substrate, a through hole unit substrate, an air gap gasket, a flat electrode substrate and a drift electrode substrate; step S2: preparing a readout electrode, a plate electrode, a drift electrode, and a through-hole unit using the substrate material prepared in step S1; step S3: sequentially and alternately installing through hole unit areas and plate electrodes on the reading electrode until the reading electrode is installed to the Nth layer of through hole unit area, wherein N is more than or equal to 2, and obtaining a fully-resistive blind hole type amplification area; and step S4: and (5) installing a drift electrode and a window above the fully-resistive blind hole type amplification region prepared in the step (S3) to finish the manufacture of the multi-air-gap fully-resistive blind hole type detector.)

具体实施方式

本公开提供了一种多气隙全阻性盲孔型探测器的制作方法，使得制作出来的探测器具有足够大的增益，而且能够同时实现高计数率、高位置分辨、高时间分辨性能；此外本公开的方法能大幅度简化探测器的加工制作工艺，降低探测器的制作成本。因此本公开的基于多气隙全阻性盲孔型探测器制作方法能够有效克服现有技术方案的缺陷，为微结构气体探测器在新一代对撞机实验中的应用提供技术支持。

在本公开实施例中，结合图2和图3所示，探测器的结构从下往上依次为读出电极1，全阻性盲孔型放大结构区，以及漂移电极2。

所述全阻性盲孔型放大区包括多层通孔单元区3，以及位于上下相邻通孔单元区3之间的平板电极4。每层通孔单元区3包括一通孔单元31以及位于其上的气隙垫片32。所述平板电极4的上下表面均设置有DLC薄膜。所述通孔单元31上表面为DLC薄膜，并设置有密排的小孔阵列。

每个通孔单元31跟其上方的平板电极4形成漂移区，其中通孔单元31上方平板电极4下表面的DLC与通孔单元31上表面的DLC之间的电压差为漂移区工作电压。气隙垫片垫用来提供漂移区的气隙。

每个通孔单元31跟其下方的平板电极4形成具有盲孔型的放大单元，其中通孔单元31上表面的DLC与其下方平板电极4上表面的DLC之间的电压差为具有盲孔的放大单元工作电压。

这样每层通孔单元31，和位于该通孔单元31上的平板电极4下表面的DLC薄膜，以及位于该通孔单元31下的平板电极4上表面的DLC薄膜，就构成了一层独立的全阻性盲孔型放大结构。其中，第一层通孔单元31由于靠近读出电极PCB，因此不需要独立的平板电极4来形成盲孔，可以直接坐落在读出电极PCB上表面的DLC上来形成具有盲孔的放大单元。由于需要一个金属电极来和读出电极一起提供产生感应信号所必须的权场，因此位于顶层最上方的漂移电极2，其中间层有一层铜电极；此外由于最上层(图示第N层)通孔单元31的漂移电极位于所有层的上方，因此只需漂移电极2下表面有DLC。

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。

在本公开实施例中，提供一种多气隙全阻性盲孔型探测器的制作方法，结合图2至图3所示，所述制作方法，包括：

步骤S1：制备基材材料，包括读出电极基材，通孔单元基材，气隙垫片，平板电极基材，漂移电极基材；

使用通用PCB工艺制备出读出电极，通孔单元基材，气隙垫片，平板电极基材，漂移电极基材。读出电极PCB为多层板，读出电极的形状根据应用需求可以采用条状或者Pad状，电极位于PCB的中间层。通孔单元基材为双层板，厚度在0.15mm～0.8mm之间，用于制作通孔单元。气隙垫片PCB为0层板，即PCB板上面没有任何金属存在，仅作为提供特定的气隙厚度使用，气隙垫片厚度在0.2mm～1mm之间。平板电极基材PCB为双层板，厚度在0.15mm～1mm之间。漂移电极基材PCB为多层板，铜电极可以位于PCB的中间层，厚度在0.15mm～1mm之间。

读出电极的有效面积为5cm×5cm，根据应用需求可以采用条状或者Pad状读出，在该实施例中优选二维条状读出，条间距为400μm。通孔单元基材的厚度优选0.4mm。气隙垫片优选0.2mm。平板电极基材PCB厚度优选0.2mm。漂移电极基材厚度优选0.2mm，其中铜电极位于PCB的中间层。

步骤S2：利用步骤S1所制备的基材材料制备读出电极1，平板电极4，漂移电极2，以及通孔单元31；

步骤S2包括：

子步骤S21：在读出电极基材上表面制备DLC薄膜得到读出电极1；

子步骤S22：在板电极基材的上下表面制备DLC薄膜得到平板电极4；

子步骤S23：在漂移电极基材的下表面制备DLC薄膜得到漂移电极2；

子步骤S24：在通孔单元基材的上表面制备DLC薄膜后制作小孔阵列，得到通孔单元31。

通过磁控溅射法在读出电极基材的上表面、通孔单元基材的上表面、平板电极基材的上下表面，漂移电极基材的下表面沉积阻性DLC薄膜。DLC薄膜的厚度在40nm到1μm间，其面电阻率根据不同应用需求而定，可以通过修改磁控溅射制备过程中的参数，如腔体真空度、靶电流、掺杂或沉积时间中的至少一项，来得到具有不同面电阻率的DLC。读出电极1的上表面DLC的厚度在40nm～1μm之间，优选值为400nm，面电阻率在10MΩ/□～2GΩ/□之间，优选值为140MΩ/□。通孔单元基材的上表面DLC厚度在40nm～1μm之间，优选值为400nm，面电阻率在50MΩ/□～10GΩ/□，优选值为1GΩ/□。平板电极基材的上下表面、漂移电极基材的下表面的DLC厚度在40nm～1μm之间，优选值为400nm，面电阻率在50MΩ/□～10GΩ/□，优选值为2GΩ/□。

将镀好DLC的通孔单元基材送回PCB工厂，在沉积有DLC的区域内部使用机械钻孔方式制作六角密排的小孔阵列，小孔的孔径根据应用需求在0.2mm～0.8mm之间，优选为0.5mm，小孔之间的间距在0.4mm～1.6mm之间，优选为1mm。

步骤S3：在读出电极1上依次交替安装通孔单元区3和平板电极4，直至安装至第N(N≥2)层通孔单元区3，得到全阻性盲孔型放大区；

将以上几步得到的所有部件放在酒精中进行超声清洗10分钟～20分钟，然后使用无尘布擦干表面，并将所有部件放置于烘箱中烘干，烘箱温度设置为70度。

所述步骤S3，包括：

子步骤S31：在读出电极1上安装定位针；

将读出电极1的读出板固定好，然后在读出板定位孔上安装定位针，如图3所示。

子步骤S32：通过定位针在读出电极1上安装第一层通孔单元区3；

通过定位针将第一层通孔单元31安装在读出板上方，在第一层通孔单元31边缘处安装第一层气隙垫片32后得到第一层通孔单元区3。然后通过定位针在第一层放大单元上边缘处安装第一层气隙垫片32，给第一层放大区提供漂移区气隙，完成第一层通孔单元区3的制备。

根据应用需求气隙垫片可以安装一张或者多张堆叠，具体根据气隙垫片32厚度以及应用要求的气隙厚度来决定；在本实施案例中，优选的气隙垫片32为5张，形成的气隙厚度为1mm。

子步骤S33：在第一层通孔单元区3上安装第一层平板电极4；

通过定位针在第一层通孔单元区3的气隙垫片32上安装第一层平板电极4；

子步骤S34：在第一层平板电极4上继续安装第二层通孔单元区3以及第二层平板电极4，直至安装至第N层通孔单元区3，完成全阻性盲孔型放大区的制备；

在本公开实施例中，全阻性盲孔型放大区包括四层通孔单元区3以及三层平板电极，完成其余三层通孔单元区3的安装，直到最顶层通孔单元区3的气隙垫片32安装完成，得到全阻性盲孔型放大区。

步骤S4：在步骤S3所制备的全阻性盲孔型放大区上制备漂移电极2，完成多气隙全阻性盲孔型探测器的制作。

在最上层的通孔单元31的气隙垫片32上方安装漂移电极2；然后安装探测器的气框，窗，高压接头等其他常规部件(最上层的通孔单元31上方的所有部件)，完成多气隙全阻性盲孔型探测器的制作，如图3所示。

至此，已经结合附图对本公开实施例进行了详细描述。需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。

依据以上描述，本领域技术人员应当对本公开多气隙全阻性盲孔型探测器的制作方法有了清楚的认识。

综上所述，本公开提供了一种多气隙全阻性盲孔型探测器的制作方法，通过结合厚型电子倍增器与多气隙电阻板室的优势，充分利用厚型电子倍增器的优点，在有效减小漂移区气隙厚度的情况下，采用阻性电极技术以及多层结构，能够使探测器在保持高增益，高计数率，高位置分辨的前提下有效压低入射粒子在探测器里电离时间的涨落，实现高时间分辨性能。本技术使用了全阻性电极方案，将探测器内部位于漂移电极2和读出电极1之间的电极全部采用类金刚石碳基薄膜阻性电极，使得每一层探测器在读出板上均能产生感应信号。本技术使用盲孔型的THGEM作为雪崩放大单元，相比于CERN提出的FTM技术方案，本技术方案基于PCB板基材，增大了雪崩区的厚度，既提高了探测器的增益，又提高了探测器的感应信号幅度，使得感应信号强度极大增强，抗打火能力强。此外由于PCB基材硬度大，能够有效的进行自支撑等优势，能够极大的简化探测器的设计与安装制作。同时保持高增益，高计数率，高位置分辨的前提下能够同时实现较高的时间分辨。

还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。

并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。

除非有所知名为相反之意，本说明书及所附权利要求中的数值参数是近似值，能够根据通过本公开的内容所得的所需特性改变。具体而言，所有使用于说明书及权利要求中表示组成的含量、反应条件等等的数字，应理解为在所有情况中是受到「约」的用语所修饰。一般情况下，其表达的含义是指包含由特定数量在一些实施例中±10％的变化、在一些实施例中±5％的变化、在一些实施例中±1％的变化、在一些实施例中±0.5％的变化。

再者，单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。

说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意味着该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。

此外，除非特别描述或必须依序发生的步骤，上述步骤的顺序并无限制于以上所列，且可根据所需设计而变化或重新安排。并且上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。并且，在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个公开方面中的一个或多个，在上面对本公开的示例性实施例的描述中，本公开的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本公开要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本公开的单独实施例。

以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。