一種低成本多絲正比計(jì)數(shù)器電極陣列的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及的一種低成本多絲正比計(jì)數(shù)器電極陣列，包括上、下平行排列的多個電極層，每一電極層對應(yīng)地承載及固定在一絕緣基片上，每一絕緣基片包括第一絕緣薄膜片和第二絕緣薄膜片，第一薄膜片和第二薄膜片上還分別設(shè)有電極絲導(dǎo)電帶，從下往上將多個絕緣基片按順序分為奇數(shù)層絕緣基片和偶數(shù)層絕緣基片，各奇數(shù)層絕緣基片所對應(yīng)電極層上各電極絲具有相同的電極極性，各偶數(shù)層絕緣基片所對應(yīng)電極層上各電極絲具有相同的電極極性。本實(shí)用新型目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)成本低、探測面積大的多絲正比計(jì)數(shù)器電極陣列。
【專利說明】—種低成本多絲正比計(jì)數(shù)器電極陣列
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種低成本多絲正比計(jì)數(shù)器電極陣列。
【背景技術(shù)】
[0002]研究基本粒子間的反應(yīng)，可以提供粒子性質(zhì)和粒子間作用力的知識。這些反應(yīng)通常非常復(fù)雜。有時在一個反應(yīng)中會產(chǎn)生幾百個粒子。為了解釋這些反應(yīng)，科學(xué)家往往需要記錄每個粒子的軌跡。這類記錄常用的方法是各種照相法，工作過程緩慢而又勞累。
[0003]后來實(shí)用新型了正比計(jì)數(shù)管以解決上述技術(shù)問題。正比計(jì)數(shù)管是由一根陽極絲和一個構(gòu)成陰極的管子所組成。絲置于管子中心，工作在正比區(qū)。其原理是:通過加較高電壓而獲得較大電場強(qiáng)度，粒子在管內(nèi)電離產(chǎn)生的電子將在二次碰撞間受電場加速獲得足夠能量，從而再電離其他氣體分子，最后收集到的電離數(shù)(輸出脈沖)將比初始電離大許多，但又正比于初始電離。經(jīng)典的正比計(jì)數(shù)器如蓋革-繆勒管，是由一根細(xì)絲裝在直徑約為Icm的管子中央構(gòu)成的。在細(xì)絲和管壁間加幾千伏的高壓。帶電粒子穿過充氣的管子，會使氣體電離。在這個過程中，氣體的中性原子會釋放帶負(fù)電的電子，而變成帶正電的離子。在電場的作用下，電子向管心的細(xì)絲(即陽極)運(yùn)動。接近細(xì)絲的地方電場非常強(qiáng)，電子大大加速，于是就有足夠的能量使氣體游離，因而有更多的電子被釋放，這些電子又被加速，這樣就形成了電子和正離子的雪崩。正是由于電子和離子的運(yùn)動，引起了陽極絲產(chǎn)生一電信號，給出帶電粒子通過的信息。正比計(jì)數(shù)管確定粒子位置的精度大約是1cm，即計(jì)數(shù)管本身的尺碼。然而該正比計(jì)數(shù)器精度不高，難以滿足實(shí)際需要。
[0004]再后來夏帕克對其作了重大改革。夏帕克實(shí)用新型的多絲正比計(jì)數(shù)器(又稱多絲正比室)技術(shù)起源于正比計(jì)數(shù)管，其工作原理是:由兩塊作負(fù)電極的平行金屬網(wǎng)中間夾有作正電極的平行金屬絲平面構(gòu)成一個單元，室中充以惰性混合氣體。電極間加直流高壓，電壓處在正比區(qū)。當(dāng)高能帶電粒子穿過多絲正比室，使路徑上的氣體原子電離，電離產(chǎn)生的電子在附近某一金屬絲的電場中形成雪崩式的電離增殖，其放電的總電量正比于初始電離中的電子數(shù)目，放電形成的負(fù)脈沖正比于該粒子的電離損失。利用專門的電子線路可確定入射粒子穿過室的位置，進(jìn)一步由多個單元定出粒子的徑跡。在電場和一定氣體條件下，入射粒子在陽極絲附近由電離而引起氣體放大，產(chǎn)生“雪崩”式的電離增殖，在該絲上建立一個負(fù)脈沖，而相鄰之陽極絲及陰極絲平面感應(yīng)出相反極性的正脈沖，至于電容耦合的同極性脈沖通常小于1/10，且可改變電容使之更小。因此，使用只對負(fù)極性脈沖靈敏的放大器，就可使每根陽極絲像一個正比計(jì)數(shù)器一樣獨(dú)立地對入射粒子計(jì)數(shù)和定位，其定位區(qū)域以二根陽極絲距離之半為界，即某絲上有脈沖輸出，就表明有一粒子入射在該絲的1/2絲距區(qū)域內(nèi)。
[0005]多絲正比室小的面積僅幾十平方毫米，大的達(dá)十幾平方米。陽極絲常用20μπκ40 μ m直徑的鍍金鎢絲，陰極絲通常用100 μ m左右的鈹銅絲、鍍金鎢絲或不銹鋼絲。氣體常用流通式，最有名的是體積之比為75.0%氬+ 24.5%異丁烷+ 0.5%氟里昂13B1構(gòu)成的“魔異氣體”。各絲均接有放大器，并連接計(jì)算機(jī)進(jìn)行精確的定位測量和在線分析。
[0006]目前多絲正比室已廣泛應(yīng)用于粒子物理實(shí)驗(yàn)，成為高能物理實(shí)驗(yàn)的主要探測器之一，許多實(shí)驗(yàn)已達(dá)到使用幾千甚至幾萬根陽極絲的規(guī)模。此外，它還廣泛應(yīng)用于核物理、天文學(xué)及宇宙線物理中，并正在逐步應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、生物學(xué)等領(lǐng)域。
[0007]由此可見，多絲正比室有著廣闊的應(yīng)用，但其也有不足之處:多絲正比計(jì)數(shù)器(多絲正比室)電極陣列是多絲輻射探測器的核心部件。為達(dá)到一定強(qiáng)度的增益，既電子雪崩的強(qiáng)度，陽極和陰極間需加很高的電壓。為增加探測到高能輻射的幾率，需要增加探測器的面積或體積。
[0008]現(xiàn)有技術(shù)中，米用微電子同微機(jī)械結(jié)合在娃片上的MEMS技術(shù)可以在娃片上深刻蝕出硅柱陣列作為電極。各硅柱電極的大小可小于20微米，間距可以非常精確的控制。但由于深刻蝕深度的限制，電極的高度一般小于500微米。采用MEMS技術(shù)此需要使用昂貴的微加工設(shè)備，器件的制作成本較高，限制了其推廣使用。同時采用MEMS技術(shù)的探測器，如需要增加探測器的體積，還需要逐片疊加硅片，進(jìn)一步提高了生產(chǎn)成本。而實(shí)際使用在一些對精度要求較低的領(lǐng)域時，如可集成到手機(jī)或其它手持設(shè)備上的輻射探測器，采用MEMS技術(shù)的探測器成本高，不能滿足對精度要求較低的領(lǐng)域輻射探測器的實(shí)際要求。為此，如何降低正比計(jì)數(shù)器制作成本，為本領(lǐng)域繼續(xù)解決的技術(shù)問題。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0009]本實(shí)用新型目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)成本低、探測面積大的一種多絲正比計(jì)數(shù)器電極陣列。
[0010]為了解決上述存在的問題，本實(shí)用新型采用了下列技術(shù)方案:
[0011]方案一:一種低成本多絲正比計(jì)數(shù)器電極陣列，包括上、下平行排列的多個電極層，每一電極層由多根電極絲平行排列而成，每一電極層對應(yīng)地承載及固定在一對絕緣基片上，每一對絕緣基片分為第一絕緣基片和第二絕緣基片，第一絕緣基片和第二絕緣基片分別位于電極層兩側(cè)，各第一絕緣基片上、下疊置，各第二絕緣基片上、下疊置；第一絕緣基片和第二絕緣基片之間區(qū)間為計(jì)數(shù)器工作區(qū)，與任一對絕緣基片對應(yīng)電極層上各電極絲兩端分別承載及固定在第一絕緣基片、第二絕緣基片上；第一絕緣基片和第二絕緣基片上還分別設(shè)有電極絲導(dǎo)電帶，第一絕緣基片和第二絕緣基片上電極絲導(dǎo)電帶為下述兩種結(jié)構(gòu)之
[0012](I)從下往上將多對絕緣基片按順序分為奇數(shù)層絕緣基片和偶數(shù)層絕緣基片，奇數(shù)層絕緣基片上各第一絕緣基片上端面、偶數(shù)層絕緣基片上各第一絕緣基片下端面均設(shè)有電極絲導(dǎo)電帶；同時奇數(shù)層絕緣基片上各第二絕緣基片下端面、偶數(shù)層絕緣基片上各第二絕緣基片上端面均設(shè)有電極絲導(dǎo)電帶；將各第一絕緣基片上的電極絲導(dǎo)電帶串聯(lián)或并聯(lián)，使得各奇數(shù)層絕緣基片所對應(yīng)電極層上各電極絲具有相同的電極極性；將各第二絕緣基片上的電極絲導(dǎo)電帶串聯(lián)或并聯(lián)，使得各偶數(shù)層絕緣基片所對應(yīng)電極層上各電極絲具有相同的電極極性；
[0013](2)從下往上將多對絕緣基片按順序分為奇數(shù)層絕緣基片和偶數(shù)層絕緣基片，奇數(shù)層絕緣基片上各第一絕緣基片下端面、偶數(shù)層絕緣基片上各第一絕緣基片上端面均設(shè)有電極絲導(dǎo)電帶；同時奇數(shù)層絕緣基片上各第二絕緣基片上端面、偶數(shù)層絕緣基片上各第二絕緣基片下端面均設(shè)有電極絲導(dǎo)電帶；將各第一絕緣基片上的電極絲導(dǎo)電帶串聯(lián)或并聯(lián)，使得各偶數(shù)層絕緣基片所對應(yīng)電極的各電極絲具有相同的電極極性；將各第二絕緣基片上的電極絲導(dǎo)電帶串聯(lián)或并聯(lián)，使得各奇數(shù)層絕緣基片所對應(yīng)電極的各電極絲具有相同的電極極性。
[0014]其中，第一絕緣基片、第二絕緣基片均為在基片一側(cè)設(shè)置絕緣薄膜層形成的絕緣基片，絕緣薄膜層為聚酰亞胺薄膜層或聚乙烯薄膜層或聚氯乙烯薄膜層或聚丙烯薄膜層或聚苯乙烯薄膜層。電極絲導(dǎo)電帶為設(shè)置在絕緣薄膜層外側(cè)的導(dǎo)電層。第一絕緣基片、第二絕緣基片上電極絲導(dǎo)電帶分別設(shè)有外伸的接線端子，各第一絕緣基片上的電極絲導(dǎo)電帶上接線端子通過導(dǎo)線連接實(shí)現(xiàn)電極絲導(dǎo)電帶并聯(lián)或者首尾順次串聯(lián)，各第二絕緣基片上接線端子通過導(dǎo)線連接實(shí)現(xiàn)各電極絲導(dǎo)電帶并聯(lián)或者首尾順次串聯(lián)。
[0015]基片可為玻璃，石英玻璃，硅片，金屬等單晶，多晶，非晶材料等，電極絲材質(zhì)可為金，鈦，不銹鋼等。優(yōu)選與電極絲熱膨脹系數(shù)相等或相近的基片。
[0016]方案一批量生產(chǎn)方法:一種低成本多絲正比計(jì)數(shù)器電極陣列制作方法，包括如下步驟:
[0017](I)鋪設(shè)一絕緣基片陣列:選多個單面有電極絲導(dǎo)電帶的絕緣基片，將多個絕緣基片圓周分布在一個可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子外圓上，絕緣基片相對于轉(zhuǎn)子固定，沿轉(zhuǎn)子圓周方向，相鄰兩絕緣基片上的電極絲導(dǎo)電帶位于兩絕緣基片相反側(cè)；
[0018](2)鋪設(shè)電極層:通過旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子，將一平行排列的電極絲組沿圓周方向纏繞在絕緣基片陣列上，每纏繞一圈即形成一電極層；
[0019](3)再次鋪設(shè)絕緣基片陣列:在步驟(2)中形成的電極層上再鋪設(shè)一組單面有電極絲導(dǎo)電帶的絕緣基片，再次鋪設(shè)絕緣基片過程中，絕緣基片還需要滿足如下兩個條件:
[0020](3.1)各絕緣基片與前一絕緣基片陣列上的各絕緣基片上、下疊置，上、下相鄰兩絕緣基片上的電極絲導(dǎo)電帶位于相反側(cè)；
[0021](3.2)沿轉(zhuǎn)子圓周方向，相鄰兩絕緣基片上的電極絲導(dǎo)電帶位于兩絕緣基片相反側(cè)；
[0022](4)重復(fù)2、3步驟，直到達(dá)到所設(shè)定的電極層數(shù)，停止鋪設(shè)；
[0023](5)以上、下疊置的各絕緣基片為一電極陣列單元，以相鄰兩電極陣列單元為一計(jì)數(shù)器電極陣列組，分組切斷電極絲，從轉(zhuǎn)子上取下絕緣基片，制作完成。
[0024]其中，步驟(2)、步驟(3)中可采用粘合劑粘連方式或激光局部加熱將金屬絲、絕緣基片上絕緣薄膜層熔融方式固定電極絲與絕緣基片。
[0025]進(jìn)一步改進(jìn):在步驟(2)中，上、下兩電極層上電極絲之間橫向間距通過在纏繞前調(diào)節(jié)電極絲與轉(zhuǎn)子軸向相對位置來實(shí)現(xiàn)。
[0026]進(jìn)一步改進(jìn):在步驟(2)纏繞過程中，可拉伸電極絲，使電極絲具有張應(yīng)力，以保證步驟(5)切斷電極絲，從轉(zhuǎn)子上取下絕緣基片時各電極層無明顯彎曲。
[0027]進(jìn)一步改進(jìn):轉(zhuǎn)子為圓柱形或正多邊形轉(zhuǎn)子；
[0028]方案二:一種低成本多絲正比計(jì)數(shù)器電極陣列，包括上、下平行排列的多個電極層，每一電極層由多根電極絲平行排列而成，每一電極層對應(yīng)地承載及固定在一對絕緣基片上，每一對絕緣基片分為第一絕緣基片和第二絕緣基片，第一絕緣基片和第二絕緣基片分別位于電極層兩側(cè)，各第一絕緣基片上、下疊置，各第二絕緣基片上、下疊置；第一絕緣基片和第二絕緣基片之間區(qū)間為計(jì)數(shù)器工作區(qū)，與任一對絕緣基片對應(yīng)電極層上各電極絲兩端分別承載及固定在第一絕緣基片、第二絕緣基片上；有電極絲導(dǎo)電帶設(shè)置在第一絕緣基片、第二絕緣基片上，電極絲導(dǎo)電帶分布在第一絕緣基片和第二絕緣基片為下述兩種結(jié)構(gòu)之一:
[0029](I)從下往上將多對絕緣基片按順序分為奇數(shù)層絕緣基片和偶數(shù)層絕緣基片，奇數(shù)層絕緣基片上各第一絕緣基片上端面或下端面均設(shè)有電極絲導(dǎo)電帶，同時偶數(shù)層絕緣基片上各第二絕緣基片上端面或下端面均設(shè)有電極絲導(dǎo)電帶，第一絕緣基片上電極絲導(dǎo)電帶與第二絕緣基片上電極絲導(dǎo)電帶位于同側(cè)；將各第一絕緣基片上的電極絲導(dǎo)電帶串聯(lián)或并聯(lián)，使得各奇數(shù)層絕緣基片所對應(yīng)電極層上各電極絲具有相同的電極極性；將各第二絕緣基片上的電極絲導(dǎo)電帶串聯(lián)或并聯(lián)，使得各偶數(shù)層絕緣基片所對應(yīng)電極層上各電極絲具有相同的電極極性；
[0030](2)從下往上將多對絕緣基片按順序分為奇數(shù)層絕緣基片和偶數(shù)層絕緣基片，偶數(shù)層絕緣基片上各第一絕緣基片上端面或下端面均設(shè)有電極絲導(dǎo)電帶，同時奇數(shù)層絕緣基片上各第二絕緣基片上端面或下端面均設(shè)有電極絲導(dǎo)電帶，第一絕緣基片上電極絲導(dǎo)電帶與第二絕緣基片上電極絲導(dǎo)電帶位于同側(cè)；將各第一絕緣基片上的電極絲導(dǎo)電帶串聯(lián)或并聯(lián)，使得各偶數(shù)層絕緣基片所對應(yīng)電極層上各電極絲具有相同的電極極性；將各第二絕緣基片上的電極絲導(dǎo)電帶串聯(lián)或并聯(lián)，使得各奇數(shù)層絕緣基片所對應(yīng)電極層上各電極絲具有相同的電極極性。
[0031]其中，第一絕緣基片、第二絕緣基片均為在基片一側(cè)設(shè)置絕緣薄膜層形成的絕緣基片，絕緣薄膜層為聚酰亞胺薄膜層或聚乙烯薄膜層或聚氯乙烯薄膜層或聚丙烯薄膜層或聚苯乙烯薄膜層。電極絲導(dǎo)電帶為設(shè)置在絕緣薄膜層外側(cè)的導(dǎo)電層。第一絕緣基片、第二絕緣基片上電極絲導(dǎo)電帶分別設(shè)有外伸的接線端子。
[0032]基片可為玻璃，石英玻璃，硅片，金屬等單晶，多晶，非晶材料等，電極絲材質(zhì)可為金，鈦，不銹鋼等。優(yōu)選與電極絲熱膨脹系數(shù)相等或相近的基片。
[0033]方案二批量生產(chǎn)方法:一種低成本多絲正比計(jì)數(shù)器電極陣列制作方法，包括如下步驟:
[0034](I)鋪設(shè)一絕緣基片陣列:選取多個未設(shè)電極絲導(dǎo)電帶的絕緣基片與已設(shè)電極絲導(dǎo)電帶的絕緣基片；將絕緣基片圓周分布在一個可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子外圓上，絕緣基片相對于轉(zhuǎn)子固定；沿轉(zhuǎn)子圓周方向，未設(shè)電極絲導(dǎo)電帶的絕緣基片與已設(shè)電極絲導(dǎo)電帶的絕緣基片間隔分布；
[0035](2)鋪設(shè)電極層:通過旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子，將一平行排列的電極絲組沿圓周方向纏繞在絕緣基片陣列上，每纏繞一圈即形成一電極層；
[0036](3)再次鋪設(shè)絕緣基片陣列:在步驟(2)中形成的電極層上再鋪設(shè)一絕緣基片陣列，再次鋪設(shè)絕緣基片陣列過程中，絕緣基片還需要滿足如下兩個條件:
[0037](3.1)各絕緣基片與前一絕緣基片陣列上的各絕緣基片上、下疊置，且已設(shè)電極絲導(dǎo)電帶的絕緣基片與未設(shè)電極絲導(dǎo)電帶的絕緣基片上、下交錯排列；
[0038](3.2)沿轉(zhuǎn)子圓周方向，已設(shè)電極絲導(dǎo)電帶的絕緣基片與未設(shè)電極絲導(dǎo)電帶的絕緣基片交錯排列；
[0039](4)重復(fù)2、3步驟，直到達(dá)到所設(shè)定的電極層數(shù)，停止鋪設(shè)；
[0040](5)以上、下疊置的各絕緣基片為一電極陣列單元，以相鄰兩電極陣列單元為一計(jì)數(shù)器電極陣列組，分組切斷電極絲，從轉(zhuǎn)子上取下絕緣基片，制作完成。[0041]其中，步驟(2)、步驟(3)中可采用粘合劑粘連方式或激光局部加熱將金屬絲、絕緣基片熔融方式固定電極絲與絕緣基片。
[0042]進(jìn)一步改進(jìn):在步驟(2)中，上、下兩電極層上電極絲之間橫向間距通過在纏繞前調(diào)節(jié)電極絲與轉(zhuǎn)子軸向相對位置來實(shí)現(xiàn)。
[0043]進(jìn)一步改進(jìn):在步驟(2)纏繞過程中，可拉伸電極絲，使電極絲具有張應(yīng)力，以保證步驟(5)切斷電極絲，從轉(zhuǎn)子上取下絕緣基片時各電極層無明顯彎曲。
[0044]進(jìn)一步改進(jìn):轉(zhuǎn)子為圓柱形或正多邊形轉(zhuǎn)子；
[0045]本專利技術(shù)中產(chǎn)品應(yīng)用時，將多絲正比計(jì)數(shù)器上奇數(shù)層絕緣基片和偶數(shù)層絕緣基片上電極絲導(dǎo)電帶連接電源兩極，使得奇數(shù)層絕緣基片和偶數(shù)層絕緣基片對應(yīng)電極層上電極絲具有相反的電極極性。
[0046]本專利技術(shù)中產(chǎn)品，由于電極絲應(yīng)力隨溫度變化發(fā)生相對位置改變，而電極絲及絕緣基片整體固定，選擇基片與電極絲材料熱膨脹系數(shù)相等或相近，可避免電極絲因溫度改變而發(fā)生變形，導(dǎo)致電極絲間距發(fā)生相對改變造成不再互相平行的影響。最直接的選擇即是基片材料與電極絲材料有相等熱膨脹系數(shù)。
[0047]在方案一、二生產(chǎn)方法中，各自的步驟(2)纏繞過程中，上、下兩電極層上電極絲之間橫向間距能通過在纏繞前改變電極絲與轉(zhuǎn)子軸向相對位置來調(diào)節(jié)，例如每繞一圈，電極絲沿轉(zhuǎn)子的軸線方向移動100微米，則可使上、下兩電極層上電極絲之間橫向間距為100微米；在纏繞的過程中，可適當(dāng)使用粘合劑將電極絲固定在絕緣基片上；在步驟(2)纏繞過程中，可拉伸電極絲，使電極絲具有張應(yīng)力，以保證切斷電極絲，從轉(zhuǎn)子上取下基片后各電極層無明顯彎曲。
[0048]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0049]1、成本低:由于(I)不需要昂貴的微細(xì)加工設(shè)備，(2)電極絲原材料為市場上十分容易得到金屬絲，(3) 一次流程可制作多個器件，因此制造成本低，有利于本專利產(chǎn)品的推廣使用。
[0050]2、纏繞的層數(shù)和寬度無限制，可任意擴(kuò)充電極陣列的體積或面積。
[0051]3、絕緣基片與電極絲的熱膨脹系數(shù)相等或相近，器件的熱穩(wěn)定性好。避免了電極絲隨溫度變化而變形引發(fā)的電極絲間距的改變造成的不平行影響。
[0052]4、絕緣基片、電極絲導(dǎo)電帶及電極絲均為陣列設(shè)置，因此絕緣基片、電極絲導(dǎo)電帶及電極絲尺寸、大小規(guī)格都相同，方便批量生產(chǎn)絕緣基片、電極絲導(dǎo)電帶及電極絲，使得加工本專利產(chǎn)品的單個電子元件生產(chǎn)成本低，有利于本專利產(chǎn)品的推廣使用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0053]圖1為多個電極層上電極絲排列結(jié)構(gòu)示意圖。
[0054]圖2為可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子外圓上絕緣基片安裝結(jié)構(gòu)示意圖。
[0055]圖3為電極絲纏繞轉(zhuǎn)子上絕緣基片結(jié)構(gòu)示意圖。
[0056]圖4A為實(shí)施例一中電極層一側(cè)絕緣基片截面結(jié)構(gòu)不意圖。
[0057]圖4B為實(shí)施例一中電極層另一側(cè)絕緣基片截面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0058]圖5A為實(shí)施例二中電極層一側(cè)絕緣基片截面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0059]圖5B為實(shí)施例二中電極層另一側(cè)絕緣基片截面結(jié)構(gòu)示意圖。【具體實(shí)施方式】
[0060]如圖4A、圖4B所示實(shí)施例一，一種低成本多絲正比計(jì)數(shù)器電極陣列，包括上、下平行排列的多個電極層1，每一電極層I由多根電極絲11平行排列而成，每一電極層對應(yīng)地承載及固定在一對絕緣基片上，每一對絕緣基片分為第一絕緣基片21和第二絕緣基片22，第一絕緣基片和第二絕緣基片分別位于電極層兩側(cè)，各第一絕緣基片上、下疊置，各第二絕緣基片上、下疊置；第一絕緣基片和第二絕緣基片之間區(qū)間為計(jì)數(shù)器工作區(qū)，與任一對絕緣基片對應(yīng)電極層上各電極絲兩端分別承載及固定在第一絕緣基片、第二絕緣基片上；第一絕緣基片和第二絕緣基片上還分別設(shè)有電極絲導(dǎo)電帶3，第一絕緣基片和第二絕緣基片上電極絲導(dǎo)電帶為下述結(jié)構(gòu):
[0061]從下往上將多對絕緣基片按順序分為奇數(shù)層絕緣基片5和偶數(shù)層絕緣基片6，奇數(shù)層絕緣基片上各第一絕緣基片上端面、偶數(shù)層絕緣基片上各第一絕緣基片下端面均設(shè)有電極絲導(dǎo)電帶；同時奇數(shù)層絕緣基片上各第二絕緣基片下端面、偶數(shù)層絕緣基片上各第二絕緣基片上端面均設(shè)有電極絲導(dǎo)電帶；將各第一絕緣基片上的電極絲導(dǎo)電帶串聯(lián)，使得各奇數(shù)層絕緣基片所對應(yīng)電極層上各電極絲具有相同的電極極性；將各第二絕緣基片上的電極絲導(dǎo)電帶串聯(lián)，使得各偶數(shù)層絕緣基片所對應(yīng)電極層上各電極絲具有相同的電極極性。
[0062]為方便連接，第一絕緣基片、第二絕緣基片上電極絲導(dǎo)電帶分別設(shè)有外伸的接線端子，各第一絕緣基片上的電極絲導(dǎo)電帶上接線端子通過導(dǎo)線連接實(shí)現(xiàn)電極絲導(dǎo)電帶首尾順次串聯(lián)，各第二絕緣基片上接線端子通過導(dǎo)線連接實(shí)現(xiàn)各電極絲導(dǎo)電帶首尾順次串聯(lián)。使用時，第一絕緣基片上的電極絲導(dǎo)電帶與第二絕緣基片上的電極絲導(dǎo)電帶連接電源兩極，使得奇數(shù)層絕緣基片和偶數(shù)層絕緣基片對應(yīng)電極層上電極絲具有相反的電極極性(見圖1)，從而形成一多絲正比計(jì)數(shù)器。
[0063]本專利中，第一絕緣基片21、第二絕緣基片22均為在基片200 —側(cè)鋪設(shè)絕緣薄膜層210形成的絕緣基片，電極絲導(dǎo)電帶3為鋪設(shè)在絕緣薄膜層外側(cè)的導(dǎo)電層?；c電極絲熱膨脹系數(shù)相等或相近?；蔀椴Ａ?，石英玻璃，硅片，金屬等單晶，多晶，非晶材料等，電極絲材質(zhì)可為金，鈦，不銹鋼等。優(yōu)選與電極絲熱膨脹系數(shù)相等或相近的基片。絕緣薄膜層為聚酰亞胺薄膜層或聚乙烯薄膜層或聚氯乙烯薄膜層或聚丙烯薄膜層或聚苯乙烯薄膜層。
[0064]實(shí)施例一制作方法，包括如下步驟:
[0065](I)鋪設(shè)一組絕緣基片陣列:選多個單面有電極絲導(dǎo)電帶的絕緣基片，將多個絕緣基片圓周分布在一個可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子8外圓上(見圖2)，絕緣基片相對于轉(zhuǎn)子固定；在固定絕緣基片過程中，一絕緣基片上電極絲導(dǎo)電帶位于絕緣基片上端面，與絕緣基片相鄰的絕緣基片上電極絲導(dǎo)電帶位于相鄰絕緣基片下端面，使得相鄰兩絕緣基片上的電極絲導(dǎo)電帶位于兩絕緣基片相反側(cè)；
[0066](2)鋪設(shè)電極層:通過旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子，將一平行排列的電極絲組沿圓周方向纏繞在絕緣基片陣列上，電極絲組上電極絲支撐及固定在各絕緣基片上，每纏繞一圈即形成一電極層(見圖3)；
[0067](3)再次鋪設(shè)絕緣基片陣列:在步驟(3)中形成的電極層上再鋪設(shè)一組單面有電極絲導(dǎo)電帶的絕緣基片，再次鋪設(shè)絕緣基片過程中，絕緣基片平置在電極絲上且絕緣基片與電極絲固定，同時絕緣基片還需要滿足如下兩個條件:[0068](3.1)各絕緣基片與前一組絕緣基片陣列上的各絕緣基片上、下疊置，上、下疊置的各絕緣基片中一絕緣基片上電極絲導(dǎo)電帶位于下端面上，與該絕緣基片相鄰的絕緣基片上電極絲導(dǎo)電帶位于相鄰絕緣基片上端面上，使得上、下相鄰兩絕緣基片上的電極絲導(dǎo)電帶位于相反側(cè)；
[0069](3.2)沿轉(zhuǎn)子圓周方向，再次鋪設(shè)的絕緣基片陣列上相鄰兩絕緣基片上的電極絲導(dǎo)電帶位于兩絕緣基片相反側(cè)；
[0070](4)重復(fù)2、3步驟，直到達(dá)到所設(shè)定的電極層數(shù)，停止鋪設(shè)；
[0071](5)以上、下疊置的各絕緣基片為一電極陣列單元，以相鄰兩電極陣列單元為一計(jì)數(shù)器電極陣列組，分組切斷電極絲，從轉(zhuǎn)子上取下絕緣基片，制作完成。
[0072]其中，轉(zhuǎn)子為圓柱形或正多邊形轉(zhuǎn)子。步驟(2)鋪設(shè)過程中、步驟(3)中可采用粘合劑粘連方式或激光局部加熱將金屬絲、絕緣基片熔融方式固定電極絲與絕緣基片。上、下兩電極層上電極絲之間橫向間距通過在纏繞前調(diào)節(jié)電極絲與轉(zhuǎn)子軸向相對位置來實(shí)現(xiàn)。在步驟(2)纏繞過程中，還可拉伸電極絲。使電極絲具有張應(yīng)力，以保證步驟(5)切斷電極絲，從轉(zhuǎn)子上取下絕緣基片時各電極層無明顯彎曲。
[0073]如圖5A、圖5B所示實(shí)施例二，一種低成本多絲正比計(jì)數(shù)器電極陣列，包括上、下平行排列的多個電極層1，每一電極層I由多根電極絲11平行排列而成，每一電極層對應(yīng)地承載及固定在一對絕緣基片上，每一對絕緣基片分為第一絕緣基片23和第二絕緣基片24，第一絕緣基片23和第二絕緣基片24分別位于電極層兩側(cè)，各第一絕緣基片上、下疊置，各第二絕緣基片上、下疊置；第一絕緣基片和第二絕緣基片之間區(qū)間為計(jì)數(shù)器工作區(qū)，與任一對絕緣基片對應(yīng)電極層上各電極絲兩端分別承載及固定在第一絕緣基片、第二絕緣基片上；有電極絲導(dǎo)電帶設(shè)置在第一絕緣基片、第二絕緣基片上，電極絲導(dǎo)電帶分布在第一絕緣基片和第二絕緣基片為下述結(jié)構(gòu):
[0074]從下往上將多對絕緣基片按順序分為奇數(shù)層絕緣基片和偶數(shù)層絕緣基片，奇數(shù)層絕緣基片上各第一絕緣基片上端面均設(shè)有電極絲導(dǎo)電帶7，偶數(shù)層絕緣基片上各第一絕緣基片上端面未設(shè)有電極絲導(dǎo)電帶；同時偶數(shù)層絕緣基片上各第二絕緣基片上端面均設(shè)有電極絲導(dǎo)電帶7，奇數(shù)層絕緣基片上各第二絕緣基片上端面未設(shè)有電極絲導(dǎo)電帶；將各第一絕緣基片上的電極絲導(dǎo)電帶串聯(lián)，使得各奇數(shù)層絕緣基片所對應(yīng)電極層上各電極絲具有相同的電極極性；將各第二絕緣基片上的電極絲導(dǎo)電帶串聯(lián)，使得各偶數(shù)層絕緣基片所對應(yīng)電極層上各電極絲具有相同的電極極性。
[0075]其中，第一絕緣基片23、第二絕緣基片24均為在基片200 —側(cè)鋪設(shè)絕緣薄膜層210形成的絕緣基片，有電極絲導(dǎo)電帶7的第一絕緣基片23、第二絕緣基片24為電極絲導(dǎo)電帶7為鋪設(shè)在相應(yīng)第一絕緣基片23、第二絕緣基片24上絕緣薄膜層外側(cè)的導(dǎo)電層?；?00與電極絲熱膨脹系數(shù)相等或相近?；蔀椴ＡВ⒉Ａ?，硅片，金屬等單晶，多晶，非晶材料等，電極絲材質(zhì)可為金，鈦，不銹鋼等。優(yōu)選與電極絲熱膨脹系數(shù)相等或相近的基片。絕緣薄膜層為聚酰亞胺薄膜層或聚乙烯薄膜層或聚氯乙烯薄膜層或聚丙烯薄膜層或聚苯乙烯薄膜層。
[0076]實(shí)施例二制作方法，包括如下步驟:
[0077](I)鋪設(shè)一組絕緣基片陣列:將多個絕緣基片對半分為兩部分，選取其中一部分絕緣基片為設(shè)電極絲導(dǎo)電帶的絕緣基片；將多個絕緣基片圓周分布在一個可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子外圓上，絕緣基片相對于轉(zhuǎn)子固定；在固定絕緣基片過程中，未設(shè)電極絲導(dǎo)電帶的絕緣基片與已設(shè)電極絲導(dǎo)電帶的絕緣基片間隔分布；
[0078](2)鋪設(shè)電極層:通過旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子，將一平行排列的電極絲組沿圓周方向纏繞在絕緣基片陣列上，電極絲組上電極絲支撐及固定在各絕緣基片上，每纏繞一圈即形成一電極層；
[0079](3)再次鋪設(shè)絕緣基片陣列:在步驟(3)中形成的電極層上再鋪設(shè)一組絕緣基片陣列，再次鋪設(shè)絕緣基片陣列過程中，絕緣基片平置在電極絲上且絕緣基片與電極絲固定，同時絕緣基片還需要滿足如下兩個條件:
[0080](3.1)各絕緣基片與前一組絕緣基片陣列上的各絕緣基片上、下疊置，上、下疊置的各絕緣基片中一絕緣基片上設(shè)電極絲導(dǎo)電帶，與設(shè)電極絲導(dǎo)電帶絕緣基片相鄰的絕緣基片未設(shè)電極絲導(dǎo)電帶，使得已設(shè)電極絲導(dǎo)電帶的絕緣基片與未設(shè)電極絲導(dǎo)電帶的絕緣基片上、下交錯排列；
[0081](3.2)沿轉(zhuǎn)子圓周方向，已設(shè)電極絲導(dǎo)電帶的絕緣基片與未設(shè)電極絲導(dǎo)電帶的絕緣基片交錯排列；
[0082](4)重復(fù)2、3步驟，直到達(dá)到所設(shè)定的電極層數(shù)，停止鋪設(shè)；
[0083](5)以上、下疊置的各絕緣基片為一電極陣列單元，以相鄰兩電極陣列單元為一計(jì)數(shù)器電極陣列組，分組切斷電極絲，從轉(zhuǎn)子上取下絕緣基片，制作完成。
[0084]本專利中，轉(zhuǎn)子為圓柱形轉(zhuǎn)子，在轉(zhuǎn)子上一次可以制作六個多絲正比計(jì)數(shù)器。正多邊柱形的轉(zhuǎn)子(圖中未示出)上的平面便于絕緣基片的安裝。
[0085]在上述各方法步驟(I)中絕緣基片通過粘合劑粘貼在轉(zhuǎn)子上。本專利實(shí)施例子中，絕緣基片上的絕緣薄膜層為聚酰亞胺薄膜片，其厚度范圍為10微米到500微米，步驟(2)、步驟(3)中可采用粘合劑粘連方式固定電極絲與絕緣基片。除了采用膠水粘合劑外，還可以采用激光局部加熱將金屬絲、絕緣基片上絕緣薄膜層熔融方式固定電極絲與絕緣基片。由于電極絲應(yīng)力隨溫度變化發(fā)生相對位置改變，電極絲及絕緣基片整體固定在基片上，選擇基片與電極絲材料熱膨脹系數(shù)相等或相近，可避免電極絲因溫度改變而發(fā)生變形，導(dǎo)致電極絲間距發(fā)生相對改變造成不再互相平行的影響。最直接的選擇即是使用基片材料與電極絲材料有相等熱膨脹系數(shù)。
[0086]本實(shí)用新型中，由于轉(zhuǎn)子8的半徑一般都比較大，在幾厘米到幾米之間，而絕緣基片厚度和寬度、電極絲直徑一般只有幾十到幾百微米，對于纏繞較大半徑的轉(zhuǎn)子時引起的每層電極絲長短誤差很小，可以忽略；再加上各方法步驟(2)中，可拉伸電極絲，使電極絲具有適當(dāng)?shù)膹垜?yīng)力，保證從轉(zhuǎn)子上取下基片后，平展開時各電極層上電極絲無明顯彎曲。在上述各方法步驟(2)纏繞過程中，可適當(dāng)使用粘合劑將電極絲固定在絕緣基片上，上、下兩電極層上電極絲之間橫向間距能通過在纏繞前改變電極絲與轉(zhuǎn)子軸向相對位置來調(diào)節(jié)，例如每繞一圈，電極絲沿轉(zhuǎn)子的軸線方向移動100微米，則可使上、下兩電極層上電極絲之間橫向間距為100微米。
[0087]本專利技術(shù)中，采用旋涂法將絕緣薄膜材料涂覆在基片上并固化后形成絕緣薄膜層，完成絕緣基片的制作；也可以采用薄膜沉積方法將絕緣薄膜生長在基片上形成絕緣薄膜層。采用掩膜結(jié)構(gòu)并利用金屬濺射工藝將導(dǎo)電金屬沉積在絕緣薄膜層上形成用于電極絲導(dǎo)電的電極絲導(dǎo)電帶。
【權(quán)利要求】
1.一種低成本多絲正比計(jì)數(shù)器電極陣列，包括上、下平行排列的多個電極層，每一電極層由多根電極絲平行排列而成，其特征在于:每一電極層對應(yīng)地承載及固定在一對絕緣基片上，每一對絕緣基片分為第一絕緣基片和第二絕緣基片，第一絕緣基片和第二絕緣基片分別位于電極層兩側(cè)，各第一絕緣基片上、下疊置，各第二絕緣基片上、下疊置；第一絕緣基片和第二絕緣基片之間區(qū)間為計(jì)數(shù)器工作區(qū)，與任一對絕緣基片對應(yīng)電極層上各電極絲兩端分別承載及固定在第一絕緣基片、第二絕緣基片上；第一絕緣基片和第二絕緣基片上還分別設(shè)有電極絲導(dǎo)電帶，第一絕緣基片和第二絕緣基片上電極絲導(dǎo)電帶為下述結(jié)構(gòu): 從下往上將多對絕緣基片按順序分為奇數(shù)層絕緣基片和偶數(shù)層絕緣基片，奇數(shù)層絕緣基片上各第一絕緣基片上端面、偶數(shù)層絕緣基片上各第一絕緣基片下端面均設(shè)有電極絲導(dǎo)電帶，同時奇數(shù)層絕緣基片上各第二絕緣基片下端面、偶數(shù)層絕緣基片上各第二絕緣基片上端面均設(shè)有電極絲導(dǎo)電帶；將各第一絕緣基片上的電極絲導(dǎo)電帶串聯(lián)或并聯(lián)，使得各奇數(shù)層絕緣基片所對應(yīng)電極層上各電極絲具有相同的電極極性；將各第二絕緣基片上的電極絲導(dǎo)電帶串聯(lián)或并聯(lián)，使得各偶數(shù)層絕緣基片所對應(yīng)電極層上各電極絲具有相同的電極極性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種低成本多絲正比計(jì)數(shù)器電極陣列其特征在于:所述第一絕緣基片、第二絕緣基 片均為在基片一側(cè)設(shè)置絕緣薄膜層形成的絕緣基片，所述電極絲導(dǎo)電帶為設(shè)置在絕緣薄膜層外側(cè)的導(dǎo)電層；第一絕緣基片、第二絕緣基片上電極絲導(dǎo)電帶分別設(shè)有外伸的接線端子，各第一絕緣基片上的電極絲導(dǎo)電帶上接線端子通過導(dǎo)線連接實(shí)現(xiàn)電極絲導(dǎo)電帶并聯(lián)或者首尾順次串聯(lián)，各第二絕緣基片上接線端子通過導(dǎo)線連接實(shí)現(xiàn)各電極絲導(dǎo)電帶并聯(lián)或者首尾順次串聯(lián)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種低成本多絲正比計(jì)數(shù)器電極陣列其特征在于:所述基片與電極絲熱膨脹系數(shù)相等或相近；所述絕緣薄膜層為聚酰亞胺薄膜層或聚乙烯薄膜層或聚氯乙烯薄膜層或聚丙烯薄膜層或聚苯乙烯薄膜層。
4.一種低成本多絲正比計(jì)數(shù)器電極陣列，包括上、下平行排列的多個電極層，每一電極層由多根電極絲平行排列而成，其特征在于:每一電極層對應(yīng)地承載及固定在一對絕緣基片上，每一對絕緣基片分為第一絕緣基片和第二絕緣基片，第一絕緣基片和第二絕緣基片分別位于電極層兩側(cè)，各第一絕緣基片上、下疊置，各第二絕緣基片上、下疊置；第一絕緣基片和第二絕緣基片之間區(qū)間為計(jì)數(shù)器工作區(qū)，與任一對絕緣基片對應(yīng)電極層上各電極絲兩端分別承載及固定在第一絕緣基片、第二絕緣基片上；第一絕緣基片和第二絕緣基片上還分別設(shè)有電極絲導(dǎo)電帶，第一絕緣基片和第二絕緣基片上電極絲導(dǎo)電帶為下述結(jié)構(gòu): 從下往上將多對絕緣基片按順序分為奇數(shù)層絕緣基片和偶數(shù)層絕緣基片，奇數(shù)層絕緣基片上各第一絕緣基片下端面、偶數(shù)層絕緣基片上各第一絕緣基片上端面均設(shè)有電極絲導(dǎo)電帶，同時奇數(shù)層絕緣基片上各第二絕緣基片上端面、偶數(shù)層絕緣基片上各第二絕緣基片下端面均設(shè)有電極絲導(dǎo)電帶；將各第一絕緣基片上的電極絲導(dǎo)電帶串聯(lián)或并聯(lián)，使得各偶數(shù)層絕緣基片所對應(yīng)電極的各電極絲具有相同的電極極性；將各第二絕緣基片上的電極絲導(dǎo)電帶串聯(lián)或并聯(lián)，使得各奇數(shù)層絕緣基片所對應(yīng)電極的各電極絲具有相同的電極極性。
5.一種低成本多絲正比計(jì)數(shù)器電極陣列，包括上、下平行排列的多個電極層，每一電極層由多根電極絲平行排列而成，其特征在于:每一電極層對應(yīng)地承載及固定在一對絕緣基片上，每一對絕緣基片分為第一絕緣基片和第二絕緣基片，第一絕緣基片和第二絕緣基片分別位于電極層兩側(cè)，各第一絕緣基片上、下疊置，各第二絕緣基片上、下疊置；第一絕緣基片和第二絕緣基片之間區(qū)間為計(jì)數(shù)器工作區(qū)，與任一對絕緣基片對應(yīng)電極層上各電極絲兩端分別承載及固定在第一絕緣基片、第二絕緣基片上；有電極絲導(dǎo)電帶設(shè)置在第一絕緣基片、第二絕緣基片上，電極絲導(dǎo)電帶分布在第一絕緣基片和第二絕緣基片上為下述結(jié)構(gòu): 從下往上將多對絕緣基片按順序分為奇數(shù)層絕緣基片和偶數(shù)層絕緣基片，奇數(shù)層絕緣基片上各第一絕緣基片上端面或下端面均設(shè)有電極絲導(dǎo)電帶，同時偶數(shù)層絕緣基片上各第二絕緣基片上端面或下端面均設(shè)有電極絲導(dǎo)電帶，第一絕緣基片上電極絲導(dǎo)電帶與第二絕緣基片上電極絲導(dǎo)電帶位于同側(cè)；將各第一絕緣基片上的電極絲導(dǎo)電帶串聯(lián)或并聯(lián)，使得各奇數(shù)層絕緣基片所對應(yīng)電極層上各電極絲具有相同的電極極性；將各第二絕緣基片上的電極絲導(dǎo)電帶串聯(lián)或并聯(lián)，使得各偶數(shù)層絕緣基片所對應(yīng)電極層上各電極絲具有相同的電極極性。
6.一種低成本多絲正比計(jì)數(shù)器電極陣列，包括上、下平行排列的多個電極層，每一電極層由多根電極絲平行排列而成，其特征在于:每一電極層對應(yīng)地承載及固定在一對絕緣基片上，每一對絕緣基片分為第一絕緣基片和第二絕緣基片，第一絕緣基片和第二絕緣基片分別位于電極層兩側(cè)，各第一絕緣基片上、下疊置，各第二絕緣基片上、下疊置；第一絕緣基片和第二絕緣基片之間區(qū)間為計(jì)數(shù)器工作區(qū)，與任一對絕緣基片對應(yīng)電極層上各電極絲兩端分別承載及固定在第一絕緣基片、第二絕緣基片上；有電極絲導(dǎo)電帶設(shè)置在第一絕緣基片、第二絕緣基片上，電極絲導(dǎo)電帶分布在第一絕緣基片和第二絕緣基片上為下述結(jié)構(gòu): 從下往上將多對絕緣基片按順序分為奇數(shù)層絕緣基片和偶數(shù)層絕緣基片，偶數(shù)層絕緣基片上各第一絕緣基片上端面或下端面均設(shè)有電極絲導(dǎo)電帶，同時奇數(shù)層絕緣基片上各第二絕緣基片上端面或下端面均設(shè)有電極絲導(dǎo)電帶，第一絕緣基片上電極絲導(dǎo)電帶與第二絕緣基片上電極絲導(dǎo)電帶位于同側(cè)；將各第一絕緣基片上的電極絲導(dǎo)電帶串聯(lián)或并聯(lián)，使得各偶數(shù)層絕緣基片所對應(yīng)電極層上各電極絲具有相同的電極極性；將各第二絕緣基片上的電極絲導(dǎo)電帶串聯(lián)或并聯(lián)，使得各奇數(shù)層絕緣基片所對應(yīng)電極層上各電極絲具有相同的電極極性。
【文檔編號】G01T5/00GK203688807SQ201320800261
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2013年12月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月6日
【發(fā)明者】李四華, 李維, 楊忠鈺, 施林偉 申請人:深圳市盛喜路科技有限公司