專利名稱：光電子倍增器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種光電子倍增器，尤其是一種采用雙選通方式的雙微通道板結構的光電子倍增器件。
背景技術：
目前，基于微通道板作為光電子倍增器件，輔以超短高壓電脈沖行波選通技術的分幅相機，由于其響應光譜范圍廣(以金陰極為例響應波長范圍換算成電子能量為0.1ev-10kev)，時間與空間分辨率高，近年來廣泛應用于x射線、γ射線、極紫外線光譜范圍內的超快現象的診斷。其應用范圍涵蓋了核物理學、生物醫學光子學、等離子體物理學、強場物理學等等國內外研究熱門學科。
隨著目前產生超快現象的原始物理方案不斷完善，出于對超快過程中更加細節信息的追求，超快現象診斷裝置的各方面性能參數要求也相應的不斷提高，其中最為關注的是成像裝置的時間分辨率和增益。最早得到應用的是一種采用單個微通道板單彎曲微帶結構的行波選通式分幅成像裝置，在半寬為292皮秒，幅值為2000伏的高壓選通脈沖作用下，時間分辨率能達到100皮秒。然后又出現了一種采用單個微通道板四條平行均布式微帶結構的行波選通式分幅成像改進裝置，皮秒高壓脈沖發生器發射的選通脈沖寬度為210ps，對應的最短曝光時間為58ps。該裝置雖然在時間分辨率上有較大進展，但是已經接近單微通道板結構的理論極限值，且相對應的選通高壓脈沖在脈寬窄化方面難度很大，受限于微通道板制作工藝，減小微通道板厚度以提高成像裝置時間分辨率的途徑也無法實現，且這種情況下厚度比較薄的單微通道板結構會嚴重影響到所獲圖像的增益，從而降低整體成像信噪比。
最近出現了一種基于單選通的雙微通道板結構的超快成像裝置。該裝置用兩塊靠得很近的MCP組成，第一塊MCP板較薄(200um)用作選通板，第二塊MCP板較厚(450um)工作在直流狀態，用來補償第一塊所帶來的成像增益不足，其曝光時間可得到明顯改善，最短曝光時間已達32皮秒，但是空間分辨率會有所下降。而且在這種結構基礎上要取得高的時間分辨率，是以犧牲圖像的空間分辨率為前提，因此仍然達不到同時確保高的時間分辨能力與高的成像強度增益的目的。
發明內容
本發明克服了在硬件條件已經達到極限的條件下無法改善分幅管時間分辨率的缺點。通過改進微通道板組裝結構和選通方式，提高了分幅相機的時間分辨率，減少成像噪聲和暗電流，解決了背景技術中微通道板結構的光電子倍增器件時間分辨能力與成像增益無法同步提高的技術問題。
本發明的技術解決方案是本發明為一種光電子倍增器，包括微通道板和產生電脈沖的電控箱，其特殊之處在于所述微通道板為兩個，成背靠背平行對稱近貼設置，電控箱用于產生和控制的正負兩路電脈沖，在一定時間關系下分別選通兩塊微通道板。
上述微通道板為一端面上設置有光電陰極微帶線，另一端面鍍金屬的微通道板。
上述兩塊微通道板內各個通道相接成V型或Λ型對稱設置。
上述微通道板間設置導電作用的金屬箔。
上述金屬箔厚度為1um-1mm。
上述電控箱產生的正負電脈沖分別加載在微通道板的光電陰極微帶線上。
上述兩微通道板的鍍金屬面相對設置。
上述兩微通道板的光電陰極對稱設置。
上述微通道板為直徑30mm——100mm的圓形微通道板。
上述微通道板的光電陰極微帶線形狀為按要求所需的各種形狀。
上述光電陰極為金光電陰極微帶線。
上述微通道板上的光電陰極微帶線條數為1條或1條以上。
上述光電陰極微帶線寬度為3～45mm。
上述每條光電陰極微帶線之間的距離為2mm～5mm。
一種應用上述的光電子倍增器的成像裝置，其特殊之處在于所述成像裝置包括光電子倍增器、線路板、可伐環、變像管法蘭盤、熒光屏。光電子倍增器通過線路板安裝在變像管法蘭盤上，在變像管法蘭盤的軸對稱中心處通過可伐環與熒光屏密封相接，熒光屏與光電子倍增器近貼設置。
本發明采用兩塊微通道板的結構，在光電陰極微帶線上分別加載正負電脈沖，使得通過光電陰極轉換成的光電子被選通并且增強。獲得選通增強后的光電子從第一塊微通道板出射后，在電場作用下進入第二塊微通道板繼續選通增強。由于微通道板內各個通道在兩微通道板接觸面是采用“V”形或“Λ”型對接設置，因此能夠將第一塊微通道板選通所帶來的噪聲抑制一部分，從而提高整體成像的信噪比。從第二塊微通道板出射的光電子被光電子采集裝置接收，形成圖像輸出。在微通道板上制作滿足不同要求的光電陰極微帶線并且設置相配套的對應于不同記錄時間的延時電纜，從而將被觀測現象從空間和時間分解開，獲得二維的觀察圖像。對兩塊近貼的微通道板采用兩次選通的方式，既保證了成像的增益，又能提高整個系統的時間分辨能力。本發明不僅可應用在分幅相機等成像裝置中，還可應用到其它需要光電子倍增的裝置中。
四
圖1為本發明具體實施例的結構示意圖；圖2為圖1的A向和B向視圖；圖3為本發明應用實施例的結構示意圖。
五具體實施例方式
參見圖1、2，本實施例采用雙選通微通道板技術，使微通道板1和微通道板2平行且背靠背對稱設置，微通道板內各個通道在兩微通道板接觸面相接成V型或∧型結構。出于對稱性考慮，微通道板1、2一般選取形狀為圓型，直徑依據成像區域具體要求從30mm到100mm均可。兩個微通道板1、2以采用一個端面上鍍有微帶線狀分布的光電陰極微帶線4，另一個端面鍍金的微通道板為佳。光電陰極微帶線4以金光電陰極為佳，數目為1條或1條以上，以4條為佳。根據成像大小要求的不同，光電陰極微帶線4可適當改變寬度，以平行對稱方式均勻分布在圓形微通道板1、2的直徑兩側，光電陰極微帶線4寬度為3mm～45mm，每條光電陰極微帶線4之間的距離為2mm～5mm。出于導電考慮微通道板1、2的另一個端面應全部鍍金，兩個微通道板1、2的鍍金面應相對設置。兩個微通道板1、2利用微通道板的對孔裝置進行對準及自校準，將金光電陰極微帶線4的位置對稱設置。安裝兩微通道板1、2的過程中，在相鄰兩端面間插入一片厚1um-1mm金箔3作連接，具體厚度根據兩微通道板1、2對孔后校準而定。電控部分產生的電脈沖加載在陰極微帶線上，根據要求在不同時刻在陰極微帶線上傳輸，起選通的作用。
參見圖3，把上述具體的光電子倍增器應用在一成像裝置中。該成像裝置包括帶有電控裝置的光電子倍增器5、線路板6、熒光屏7，可伐環8、變像管法蘭盤9。光電子倍增器5通過線路板6安裝在變像管法蘭盤9上，變像管法蘭盤9的軸對稱中心處通過可伐環8和熒光屏7密封相接，熒光屏7與光電子倍增器5近貼設置。
本發明的工作原理如下光子通過針孔板等預成像裝置入射到蒸鍍有光電陰極4的微通道板1上。由于光電陰極4的另一個作用是具有傳輸功能的微帶，所以把負高壓選通脈沖加載到光電陰極4上。該脈沖脈寬從百皮秒到數納秒可調，脈沖幅度從一千伏到兩千五百伏可調，具體參數依據圖像增益要求而定。微通道板2的輸出面的光電陰極微帶線上加有正的高壓選通脈沖，具體參數與負脈沖相同。兩塊微通道板1、2之間依靠金箔3或別的導電性能好的金屬連接，并接地，使每塊微通道板的兩個端面之間分別形成電場。
在微通道板1輸入面的光電陰極微帶線4上加載快門電脈沖，隨著高壓選通脈沖在光電陰極4上的行波傳輸，某一時刻只有一段微帶區域有電壓，成在該區域的X射線圖像通過光電陰極微帶線4轉換成光電子，并且在微通道內倍增，后從微通道板1的輸出面出射，再進入微通道板2的微通道內。在微通道板2輸出面上的光電陰極微帶線4上加載相應的正高壓選通脈沖，微通道板2通道內的光電子將獲得能量，然后從微通道板2輸出面出射，成像到熒光屏上。經過一段傳輸時間后，電脈沖陸續達到其余針孔所成的X射線圖像區域。這些針孔所成的像將依次逐個被選通并成像在熒光屏上。輸出像用CCD或是膠片拍下。
權利要求
1.一種光電子倍增器，包括微通道板和產生電脈沖的電控箱，其特征在于所述微通道板為兩個，成背靠背平行對稱近貼設置，所述電控箱分別產生用于控制的正負兩路電脈沖。
2.根據權利要求1所述的光電子倍增器，其特征在于所述微通道板為一端面上設置有光電陰極微帶線，另一端面鍍金屬的微通道板。
3.根據權利要求2所述的光電子倍增器，其特征在于所述兩塊微通道板內各個通道相接成V型或Λ型對稱設置。
4.根據權利要求3所述的光電子倍增器，其特征在于所述微通道板間設置導電作用的金屬箔。
5.根據權利要求4所述的光電子倍增器，其特征在于所述金屬箔厚度為1um-1mm。
6.根據權利要求5所述的光電子倍增器，其特征在于所述電控箱產生的正負電脈沖分別加載在微通道板的光電陰極微帶線上。
7.根據權利要求6所述的光電子倍增器，其特征在于所述兩微通道板的鍍金屬面相對設置。
8.根據權利要求7所述的光電子倍增器，其特征在于所述兩微通道板的光電陰極對稱設置。
9.根據權利要求8所述的光電子倍增器，其特征在于所述微通道板為直徑30mm-100mm的圓形微通道板。
10.根據權利要求9所述的光電子倍增器，其特征在于所述微通道板的光電陰極微帶線形狀為按要求所需的各種形狀。
11.根據權利要求10所述的光電子倍增器，其特征在于所述光電陰極為金光電陰極微帶線。
12.根據權利要求11所述的光電子倍增器，其特征在于所述微通道板上的光電陰極微帶線條數為1條或1條以上。
13.根據權利要求12所述的光電子倍增器，其特征在于所述光電陰極微帶線寬度為3～45mm。
14.根據權利要求13所述的光電子倍增器，其特征在于所述每條光電陰極微帶線之間的距離為2mm～5mm。
15.一種應用權利要求1所述的光電子倍增器的成像裝置，其特征在于所述成像裝置包括光電子倍增器、線路板、可伐環、變像管法蘭盤、熒光屏，光電子倍增器通過線路板安裝在變像管法蘭盤上，在變像管法蘭盤的軸對稱中心處通過可伐環和熒光屏密封相接，熒光屏與光電子倍增器近貼設置，電控箱產生的正負脈沖通過線路板在光陰極微帶線上傳輸。
全文摘要
本發明為一種光電子倍增器，尤其是一種采用雙選通方式的雙微通道板結構的光電子倍增器件，其包括兩個微通道板成背靠背平行對稱近貼，電控箱分別產生用于控制的正負兩路電脈沖。通過改進微通道板組裝結構和選通方式，提高了分幅相機的時間分辨率，減少成像噪聲和暗電流，解決了微通道板結構的光電子倍增器件時間分辨能力與成像增益無法同步提高的技術問題。
文檔編號H01J43/00GK1967770SQ200510096368
公開日2007年5月23日 申請日期2005年11月17日 優先權日2005年11月17日
發明者劉百玉, 白永林, 王琛, 白曉紅, 楊文正, 田進壽, 歐陽嫻, 黃蕾 申請人:中國科學院西安光學精密機械研究所