[實(shí)用新型]一種大面積弱光探測(cè)器

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200620015896.1
• 申請(qǐng)日: 2006-11-18
• 公開（公告）號(hào): CN200979870Y
• 公開（公告）日: 2007-11-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊勤勞;牛麗紅;牛憨笨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳大學(xué)
• 主分類號(hào): H01J43/04
• 分類號(hào): H01J43/04;H01J43/06
• 代理公司: 深圳市君勝知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所
• 代理人: 楊宏

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及光電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種大面積弱光探測(cè)器。

背景技術(shù)

光電探測(cè)是物理學(xué)研究中的重要方法之一。其核心部件光探測(cè)器在諸如輻射計(jì)數(shù)、TOF計(jì)數(shù)、契倫科夫計(jì)數(shù)、熱量計(jì)、宇宙線檢測(cè)等方面得到了廣泛的應(yīng)用。這些應(yīng)用要求探測(cè)器具有量子效率高、光電增益高、時(shí)間響應(yīng)快、暗背景記數(shù)低、探測(cè)面積大、抗磁場(chǎng)能力強(qiáng)、成本低、易制做等特點(diǎn)。目前，光電倍增器件概括起來分為三類：固體半導(dǎo)體光電倍增器、真空光電倍增管以及真空器件與固體器件組合工作的混合型光電倍增器。這三類光電倍增技術(shù)已趨成熟，具有各自的特點(diǎn)和不足：

1、固體半導(dǎo)體光電倍增器有大的量子效率和抗強(qiáng)光照射的能力、大的動(dòng)態(tài)范圍、功耗低、工作頻譜范圍大、體積小、工作電壓較低等優(yōu)點(diǎn)。但是，如果以單位面積的成本計(jì)算，半導(dǎo)體光電倍增器件高于真空器件，并且這類器件噪聲大，增益低，外圍控制電路及熱電制冷電路較復(fù)雜等缺點(diǎn)。因此很難真正用于光子記數(shù)，并且光敏面積很難做大(200mm²是目前的最好水平)。

2、真空光電倍增管(Photomultiplier?Tube，PMT)與通常的半導(dǎo)體光電探測(cè)器相比，具有高增益(10⁶～10⁷)、高靈敏度、低噪聲、大光敏區(qū)面積的優(yōu)點(diǎn)，是一種非常有效的弱光探測(cè)器件。大部分PMT均由光電陰極、具有二次電子倍增功能的打拿極和用于收集光電子的陽極組成，如圖1a、圖1b所示，通常的PMT打拿極結(jié)構(gòu)復(fù)雜、反向偏壓高、抗外部磁場(chǎng)能力較差，并且圖1a所示的透射式陰極的光電倍增管由于其陰極基底要損失一部分能量，因此量子效率低，而如圖1b所示的采用反射式陰極的光電倍增管，受打拿極結(jié)構(gòu)的限制，入射角度有限，不可能做到全方位接收角。為了改善PMT的時(shí)間特性，又出現(xiàn)了采用微通道板(Micro-Channel?Plate，MCP)進(jìn)行二次倍增的PMT，如圖2所示，這種PMT用MCP取代復(fù)雜的打拿極，因此結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，并且采用雙近貼結(jié)構(gòu)或簡(jiǎn)單的聚焦形式，時(shí)間響應(yīng)可達(dá)100ps左右。由于這種PMT必須使用透射式陰極，因此無法進(jìn)一步提高量子效率，并且面積受MCP面積限制，不可能做到很大的光接收面。雖然可以用CaAsP(峰值QE：50％)光電陰極，但由于制作工藝難度大，成本難以降低。

3、由真空器件與固體器件組合工作的混合型光電倍增管，這種光電倍增管既可以實(shí)現(xiàn)真空器件大的光敏面積，同時(shí)又可以獲得更好的性能參數(shù)。在該類管子中，打拿極和陽極由雪崩二極管(AD)取代，其主要特點(diǎn)：低噪聲、動(dòng)態(tài)范圍大、分辨率高、抗磁干擾能力強(qiáng)、探測(cè)光譜范圍寬等特點(diǎn)。但是為了獲得高的增益，陰極和AD之間需要加足夠高的電壓(通常：8kV～20kV)，因此被電子轟擊的AD會(huì)同時(shí)釋放離子，這些離子被加速并轟擊陰極，從而降低陰極的工作壽命。目前該類器件的工作壽命還有待進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)。

總之，隨著人們對(duì)高技術(shù)研究的不斷深入，特別是近年來核物理、中微子探測(cè)等領(lǐng)域不斷引起各國的重視，對(duì)新型光電倍增探測(cè)器的需要也就顯得尤為迫切。特別是大面積接收器件，以國際最大的產(chǎn)品日本20-inch?PMT為例，也存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜、量子效率低、成本高等明顯的不足。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是：提供一種大面積弱光探測(cè)器，實(shí)現(xiàn)一種光接收面積大、量子效率高、制作工藝簡(jiǎn)單的弱光探測(cè)器。

本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：

一種大面積弱光探測(cè)器，包括輸入窗和殼體，以及二者形成的空間，在所述空間內(nèi)以輸入窗為基準(zhǔn)，順序間隔設(shè)置有光電陽極、倍增陽極以及光電陰極，所述光電陰極為平板反射式陰極，以使入射光穿過輸入窗照射在其上產(chǎn)生光電子，所述倍增陽極采用多點(diǎn)分布式微通道板結(jié)構(gòu)；所述輸入窗為平面窗，與多點(diǎn)分布式微通道板電子倍增陽極對(duì)應(yīng)的多點(diǎn)光電陽極鄰近輸入窗設(shè)置，且所述多點(diǎn)光電陽極相互連接形成輸出端。

所述的大面積弱光探測(cè)器，其中：所述多點(diǎn)光電陽極之間采用微帶共面線連接。

所述的大面積弱光探測(cè)器，其中：所述倍增陽極采用V形雙微通道板級(jí)聯(lián)方式。

所述的大面積弱光探測(cè)器，其中：所述光電陽極采用同軸結(jié)構(gòu)輸出。

所述的大面積弱光探測(cè)器，其中：所述光電陰極采用雙堿陰極。

所述的大面積弱光探測(cè)器，其中：所述光電陰極與倍增陽極之間，以及倍增陽極與光電陽極之間采用近貼式結(jié)構(gòu)。