[實用新型]一種X射線探測器

有效

• 申請號: 201120410981.9
• 申請日: 2011-10-25
• 公開（公告）號: CN202330728U
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 劉永安;盛立志;鄢秋榮;趙寶升
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: G01T1/00
• 分類號: G01T1/00
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 張倩

技術領域

本實用新型涉及X射線、紫外線、電子及其它帶電粒子的高時間分辨探測，特別涉及一種大面積高時間分辨的X射線探測。

背景技術

自1895年倫琴發現X射線以來，已對物理學以至整個科學技術的發展產生了巨大而深遠的影響。目前，X射線已被廣泛應用于晶體結構的分析以及醫學和工業等領域。近年來，隨著研究的深入，在X射線波段還有許多潛在而且重要的應用。其中，基于X射線脈沖星自主導航技術就是目前國內外的研究熱點。基于X射線脈沖星自主導航技術通過探測深空脈沖星的X射線脈沖進行精確的位置計算，實現航天器高精度自主導航和運行管理，不受地球觀測站和固定導航信標視線的限制。美國國防部國防高級研究計劃局(DARPA)、美國航空航天局(NASA)、歐洲宇航局(ESA)以及日本、歐盟等國家和組織紛紛擬定相關研究計劃，開展理論方法研究、關鍵技術攻關、原理樣機研制和飛行試驗驗證等方面的工作。近年來我國許多單位也開展了相關的研究，提出了我國發展X射線脈沖星自主導航的必要性和可行性。X射線脈沖星自主導航系統的核心器件之一就是X射線光子計數探測器。由于X射線脈沖星自主導航的定位精度依賴于X射線脈沖星的脈沖到達時間的測量精度，用于X射線脈沖星自主導航用的X射線探測器的其中一個關鍵技術指標就是時間分辨率。同時，X射線脈沖星源的輻射強度非常微弱，還要求探測器具有較高的靈敏度。

同時，由于X射線波長短，穿透能力很強，特別是當X射線光子能量大于10keV(即波長小于0.12nm)時，在大氣壓強低于10^-4Pa時，透過率為100％，幾乎是無衰減的傳輸。因此，可以利用X射線進行通信。相比于其他通信方式，X射線通信具有發射功率低、傳輸距離遠、保密性強、通信頻帶寬等優點，可望實現在未來的空間衛星間的實時通信。美國Goddard?Center?Flight?Center的Keith?Gendreau博士2007年提出了利用X射線實現空間衛星飛行器點對點的通信，并搭建了實驗裝置。這個概念被稱為是最新一代的空間通信方式，也是世界上第一個X射線通信的概念。為了盡量避免通信頻道受到限制，這就要求X射線探測器的時間分辨要好。

根據目前報道的文獻中，還沒有涉及大面積高時間分辨的X射線探測器。所以，基于微通道板的大面積、高時間分辨的X射線探測器能夠同時具備高靈敏度和高時間分辨的性能，具有非常重要的科學研究價值。不僅能夠應用于X射線脈沖星自主導航和X射線通信，還可以通過改變不同的輸入窗和光電陰極材料以探測不同的光譜波段和目標，如紫外線、可見光以及電子、帶電粒子等。

發明內容

為了解決現有的X探測器靈敏度低、時間分辨率低的技術問題，本實用新型提供一種基于微通道板的大面積、高時間分辨的X射線光電探測器。

本實用新型的技術解決方案：

X射線探測器，其特殊之處在于：所述X射線探測器包括探測器殼體，設置在探測器殼體上的輸入窗1以及設置在探測器殼體內的依次排列的光電陰極2、微通道板單元3、收集陽極和同軸連接器5，所述光電陰極設置在微通道板的一側，所述同軸連接器設置在收集陽極的輸出端，所述收集陽極的輸入端與微通道板單元之間設置有空隙。

上述收集陽極為蛇形微帶線陽極41或50Ω阻抗匹配陽極42。

上述輸入窗1材料為鋁或鈦或聚酰亞胺。

上述的光電陰極2為碘化銫CsI。

上述的微通道板單元3包括兩塊以“人”字形方式級聯的微通道板。

上述微通道板單元3包括三塊以“之”字形式級聯的微通道板。

上述蛇形微帶線陽極41包括絕緣襯底、鍍在絕緣襯底上的金屬電極以及信號引線，所述絕緣襯底陶瓷、石英玻璃或FR4，所述絕緣襯底的厚度為1～3mm。

上述金屬電極為金電極或銅電極。

上述50Ω阻抗匹配陽極42的收集陽極表面鍍有金層。

上述同軸連接器為SMA連接器。

本實用新型具有以下優點：

1、高時間分辨性能。本探測器采用經過理論計算設計的收集陽極41或42，可以使收集陽極與輸出阻抗為50Ω的同軸電纜阻抗匹配輸出，有效減小信號的反射，使該探測器具有較高的時間分辨性能。

2、大面積。采用普通的平板收集陽極如面積過大會造成時間分辨性能下降，而探測器中的陽極收集器可以根據需求，進行設計和加工，不會造成時間分辨性能的下降。

3、高靈敏度。本探測器采用CsI光電陰極和兩塊或三塊微通道板“人”字或“之”字排列，增益可以達到10⁶～10⁷，可以大大提高靈敏度。