硅微通道板电子倍增器的研制

阐述了新一代硅微通道板的主要性能。采用定向离子深度刻蚀技术在2和4硅片上刻蚀了四组不同直径的硅微通道板微孔阵列,分别采用PECVD技术和液体化学沉积两种方法制作了硅微通道板的连续打拿极,从而探索了研制新一代硅微通道板的途径。利用紫外光电法测试了硅微通道板的增益和增益均匀性。实验结果表明,如果进一步改进制备工艺,硅微通道板可以实现较传统微通道板更高的增益和更好的增益均匀性。     

微通道板显微结构缺陷及机理研究

采用实芯工艺制备了微通道板,利用光学显微镜、SEM、EDS对微通道板结构缺陷的显微形貌和成分进行了分析,采用线胀系数和粘度测定仪测试了微通道板玻璃材料的物理特性。分析了产生复丝分离、亮点、污染点等结构缺陷的主要工艺因素。结果表明:复丝分离是由于实体边玻璃的变形温度(TS)低所引起,复丝边界的亮点由夹杂物产生,夹杂物主要是由复丝的玻璃粉屑形成。由于复丝分离和夹杂物的存在,使得抛光时复丝边界引入CeO2,形成污染点。提出了通过选用变形温度为655℃实体边材料,减少复丝表面微米级污染物等方法减少结构缺陷。     

电子清刷对微通道板增益及输出信噪比的影响

电子清刷是微通道板生产流程中常用的除气方法,会引起微通道板其他性能参量的变化.为研究电子清刷对微通道板输出信噪比及增益的影响,根据信噪比及增益的定义讨论了微通道板性能参量的测试方法,研制了微通道板参量测试系统.应用微通道板参量测试系统对微通道板进行了电子清刷处理,测试清刷过程中不同阶段微通道板的信噪比及增益变化.实验表明:微通道板增益随清刷时间增加而降低,同时增益稳定性提高;电子清刷过程中微通道板的输出信号及噪音的变化率与微通道板增益的变化率基本相同,输出信噪比基本不变.增益变化是影响清刷过程中信号及噪音变化的主要因素,并且电子清刷对微通道板输出信噪比影响较小.     

含负折射率介质的一维光子晶体构成的相干热辐射源的辐射特性及控制

电子清刷是微通道板生产流程中常用的除气方法,会引起微通道板其他性能参量的变化.为研究电子清刷对微通道板输出信噪比及增益的影响,根据信噪比及增益的定义讨论了微通道板性能参量的测试方法,研制了微通道板参量测试系统.应用微通道板参量测试系统对微通道板进行了电子清刷处理,测试清刷过程中不同阶段微通道板的信噪比及增益变化.实验表明:微通道板增益随清刷时间增加而降低,同时增益稳定性提高;电子清刷过程中微通道板的输出信号及噪音的变化率与微通道板增益的变化率基本相同,输出信噪比基本不变.增益变化是影响清刷过程中信号及噪音变化的主要因素,并且电子清刷对微通道板输出信噪比影响较小.     

微通道板及其主要特征性能

简要描述了微通道板的工作原理，介绍了微通道板的主要特征性能及其工作参数，包括厚度、开口面积比、增益及增益均匀性、动态范围、噪声、工作寿命和空间分辨率等，阐述了这些特征性能和参数彼此间的相互关联和相互制约的特殊关系。在此基础上，对影响和制约微通道板名个特征性能和参数的特殊关系及因素作了详细分析。这项工作对进一步认识和协调处理微通道板的各种特征性能和参数有着非常积极的作用。     

微通道板增益对光子计数探测器成像性能影响

微通道板作为二维位置灵敏阳极光子计数探测器中的电子倍增器件,其增益特性直接影响探测器的成像性能。搭建了系统测试平台,测量了微通道板的增益随电压变化曲线,并获得了3块微通道板叠加后的脉冲高度分布曲线。根据测试结果以及脉冲高度分布曲线的能量分辨率与探测器增益的均匀性之间的物理关系,选择合适电压值和增益对探测器的性能进行优化,探测器分辨率由3.56 lp/mm 提高到4.49 lp/mm ,获得了清晰图像,为探测器的研制提供了技术支持。     

微通道板增益疲劳机理研究

微通道板的增益疲劳是微通道板的主要问题之一，本文分析了微通道板的表面结构模型，同通道板活性表面上碱金属的逸出和碳的增加是导致微通道板的增益疲劳的主要原因，另外，探讨碱金属逸出的机理和碳污染的来源，介绍延长微通道板工作寿命的有效方法。     

紫外单光子成像系统增益特性研究

介绍了基于微通道板和楔条形阳极的紫外单光子成像系统的组成和工作原理.利用该系统分别研究了两块和三块微通道板在不同电压下的暗计数特性.实验和拟合结果表明微通道板的暗计数脉冲幅度呈负指数型分布,暗计数率随电压升高而增大.通过测试不同电压下的脉冲幅度分布曲线,发现微通道板增益在较高电压下更加均匀.研究了两块微通道板情况下,微通道板电压和间距对系统分辨率的影响.结果表明,系统分辨率随微通道板电压增加而提高;另外,适当增加微通道板间距也可以提高系统分辨率. 关键词： 单光子计数成像 微通道板 楔条形阳极 分辨率     

半导体玻璃微通道板的研制

介绍了半导体玻璃微通道板的主要性能，并与传统铅硅酸盐玻璃的相关性能进行了比较。阐述了半导体玻璃的研制工艺，研究了利用半导体玻璃材料制备微通道板的工艺途径，开发了靠玻璃本身体电导性质而无需氢还原工艺的微通道板，即半导体玻璃微通道板。研制出孔径为20μm、外径为12mm的半导体玻璃微通道板，实验利用紫外光电法测试了微通道板的增益、闪烁噪声和成像性能。结果表明新型微通道板具有明显的电子增益和低的闪烁噪声，并且通道表面稳定；利用磷硅酸盐玻璃材料可以实现体导电微通道板的制备。     

大长径比皮料玻璃管加工工艺研究及应用

为满足高增益、低噪声微通道板要求的大长径比皮料玻璃管,采用精密机械整形冷加工工艺提高皮料管的几何均匀性,实现微通道板的性能提升。通过改善机床加工误差、对刀误差以及设计合适的机动夹紧机构可有效控制皮料管内圆精磨加工精度。对磨头转速、背吃刀量、轴向进刀速度及金刚砂磨头粒度4个水平因子开展L16正交试验,得出背吃刀量是影响皮料管内圆精磨加工表面质量的主要因素。选择合适的抛光工艺及工装夹具,最终将皮料管的尺寸变化量控制在1%以内,表面粗糙度Ra值有效控制在0.02 μm。通过Φ25 /6型微通道板制板试验,结果表明:减小皮料管的几何尺寸偏差在一定程度上提高了微通道板阵列一致性、开口面积比一致性,以及增益均匀性,对制造高性能微通道板有较好的借鉴作用。     

微通道板分辨力提高研究

在微通道板输出端镀制一层逸出功更高的金属膜以覆盖原有的镍铬电极,从而减小微通道板输出电子的动能以及在荧光屏上的弥散,提高微通道板的分辨力。实验结果表明,在微通道板的输出端镀制一层20nm厚的银层(逸出功为4.3eV)后,微光像增强器的分辨力从60lp/mm提高到64lp/mm,提高了6.6%;而镀制一层20nm厚的铂层(逸出功为6.4eV)后,超二代像增强器的分辨力从60lp/mm提高到68lp/mm,提高13%。在分辨力提高的同时,微通道板的增益会下降,镀银和镀铂后的微通道板,增益分别下降到原有值的74%和33%。金属膜的逸出功越高,分辨力提高的百分比越高,增益下降的百分比也越高。所以采用该方法来提高微通道板分辨力时,需要采用高增益的微通道板,从而使微通道板的增益下降以后仍能满足使用要求。     

电荷云尺寸对紫外光子计数成像探测器性能的影响

微通道板出射电荷云尺寸与微通道板增益、微通道板输出面和楔条形阳极间距离以及阳极加速电压等因素有关.到达阳极的电荷云尺寸对紫外光子计数探测器的成像性能有重要影响.本文研究了电荷云尺寸对紫外光子计数成像系统成像性能的影响,论述了调制畸变和"S"畸变两种图像畸变及其产生的原因,采用蒙特卡洛方法模拟了不同尺寸的电荷云对阳极解码的影响.实验测试了微通道板和阳极间距离、微通道板增益以及阳极加速电压对紫外光子计数成像系统成像性能的影响,并给出了实际解决调制畸变和"S"畸变的有效方法. 关键词： 光子计数成像 楔条形阳极 微通道板 阳极探测器     

微通道板的固有噪声

众所周知,通道的直径不一致(孔径a不一致)是使微通道板器件的最大分辨率下降的原因之一。因为M与α有关,这就决定着通道问的增益系数M不一致,即产生出空间噪声干扰图象观察。当然,瞬态噪声也会使微通道板的象质变坏。在瞬态噪声的情况下,增益系数的起伏是由每一通道的二次电子发射系数不规则特性所引起的。微通道板输出端总的瞬态     

弯曲通道式微通道板

弯曲通道式微通道板是高增益微通道技术的最新发展。这种新型的电子倍增器比一般的微通道板有许多重大改进。一般的微通道板的缺点是增益有限和具有离子反馈。当通道内残余气体分子被二次电子电离时,就产生离子反馈。于是,这些带正电荷的离子就反向通过通道,当它们撞击通道壁时已得到足够的动量产生二次电子。这些二次电子逐次放大,景终形成杂散的输出脉冲。在另一种情况下,离子可以完全脱离通道,撞击在象管的光电阴极上致使离子毒化,最后降低阴极的量子效率。为了便于微通道板以高增益模式或光子计数模式工作,必须要限制离子反馈。在弯曲通道式微通道板内完成这一工作的方法,是将通道弯凸到足够的凸率,以缩短离子撞击通道壁之前可以运行的距离。这样就限制了离子的动量和造成杂散脉冲的二次电子的生成几率,从而逐次降低噪声因数。由于大大地减小了离子反馈比,现在就可能使单一微通道板的工作增益超过10~6,并且由于弯曲通道式微通道板是单片的电子倍增器,还保持了电子图象的空间分辨率。弯曲通道式微通道板无论是用模拟输出或脉冲饱和输出工作都具有低噪音的均匀增益。弯曲通道式微通道板能按照每个用户所需尺寸定做。     

用气熔压工艺改善6μmMCP的空间结构和视场清晰度

高分辨率微光像增强器对微通道板(MCP)的孔径、空间结构和视场清晰度有着极为严格的技术要求。我们在引进的气熔压设备上，通过对压力、温度、保温保压时间等相互制约的工艺参数进行大量实验，已探索出孔径为6μm、孔间距为8μm的MCP的最佳工艺，即第一平台温度为500℃左右、熔压温度为560～590℃、压力为0.5～0.9Mpa，保温保压时间为60min左右。在光学显微镜和扫描电子显微镜下观察我们制作的MCP，发现复丝排列规整、边界相邻的两排单丝变形较小且排列有序、复丝顶角无畸变(即无扭曲、梅花丝、孔洞、错位)。与Photonis公司同种型号的MCP相比，我们制作的MCP的梅花丝少1／3左右。在标准输入下，我们的MCP增益比较高，增益均匀性有所改善，固定图像噪声在0～1级，视场清晰度得到了较大程度的提高。     

紫外像增强器辐射增益测试系统设计

针对辐射增益是紫外像增强器的主要性能参数,决定着紫外像增强器的综合性能,提出一种用于测试紫外像增强器辐射增益的测试仪,测试波长范围为200 nm~400 nm,亮度测量视场角可选(1/8)、(1/4)、(1/2)、1、2、3。通过改变微通道板电压、阴极电压和荧光屏电压等参数,完成对紫外像增强器的辐射增益测试,测试结果表明:测试曲线变化趋势和紫外像增强器的工作特性相吻合,入射紫外辐射强度调节范围为10-11W/cm2～10-7W/cm2,辐射计最低探测强度可达10-11W/cm2,最低亮度探测阈值可达310-4cd/m2,辐射增益测试重复性优于8%。     

基于增益调制的激光成像准确度研究

微通道板电压与增益对数理论上呈线性关系,为了更接近实际情况,根据已知的微通道板电压与增益对数的函数关系选取一组线性数据点,并在其基础上加一组随机数作为波动,得到新的电压与增益对数的关系,获得指数拟合公式,用于还原目标的距离信息.对成像准确度进行理论分析,结果表明成像准确度与系统信噪比和增益调制函数有关,且信噪比越高,距离准确度越高.测量了微通道板增益与电压的关系曲线,在不同电压条件下照射同一距离同一目标得到回波图像,利用不同电压下回波图像灰度值之比得到相对增益之比.分别在恒定增益和调制增益下,对距离成像系统60m的目标进行成像,利用增益曲线对所得的图像进行处理,准确还原出目标的距离信息,准确度达到分米量级.     

微通道板结构参数对噪声因子的影响

采用对比测量方法研究了微通道板结构参数,即开口比、板厚、电极深度、离子阻挡膜、输入增强膜对其噪声因子的影响。结果表明,开口比增大,噪声因子减小;板厚增加,噪声因子增加;输入电极深度增加,噪声因子增加;离子阻挡膜会增加噪声因子;输入增强膜会降低噪声因子。其中,离子阻挡膜对噪声因子的影响最大,板厚对噪声因子的影响最小。微通道板的结构参数不仅对噪声因子产生影响,而且对其他参数,如增益、均匀性等性能均会产生影响。要降低微通道板噪声因子,比较可行的方法是将微通道板的开口比提高到68%,在此基础上,再在微通道板的输入端制作一层高二次电子发射系数的MgO2输入增强膜,使微通道板的噪声因子接近1,从而达到理想微通道板的水平。     

长寿命微通道板(L~2MCP~(TM))

长寿命微通道板是一种新型的微通道板。它的玻璃结构是按特殊配方制造的,适合于作高温处理。它具有优良的电特性。其特点是:1.寿命长——带电流和增益的电稳定性明显提高;2.与标准微通道板相比具有更优良的暗噪声;3.比标准微通道板回收利用率更高;4.可在高温下真空烘烤,使管子取得最佳除气效果和更好的性能。内部微通道板寿命试验表明,在三个独立的试验周期中,长寿命微通道板比我们的标准微通道板更稳定。美国陆军夜视实验室已鉴定了两只用长寿命微通道板组装的管子。结论是:与标准微通道板的管子相比,此种微通道板的电子增益、带电流和暗噪声都好。     

影响超二代像增强器最高增益的因数分析

在阴极灵敏度、微通道板固有增益、屏效以及屏压一定的条件下,超二代像增强器的最高亮度增益由微通道板增益所决定.实验中发现微通道板增益存在一个最高值,当微通道板增益超过最高值时,像增强器会产生自激发光.像增强器产生自激发光时,图像的对比度、分辨力消失,图像亮度的增强作用失去意义.因此超二代像增强器的最高亮度增益受自激发光的...