[發明專利]交叉位敏陽極及應用其實現光子計數積分成像測量的方法

無效

• 申請號: 201310210151.5
• 申請日: 2013-05-30
• 公開（公告）號: CN103280393A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 朱香平;鄧國寶
• 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: H01J40/16
• 分類號: H01J40/16;H01J40/04;G01J1/42
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 陳廣民

技術領域

本發明屬于多陽極探測技術領域，具體涉及一種適用于微通道板陽探測器的位敏陽極，以及應用該位敏陽極實現光子計數積分成像測量的方法。

背景技術

國際上紫外探測方式主要有紫外光度計（photometer）、紫外分光計（spectrometer）、紫外攝譜儀（Spectrograph）、紫外成像儀（Imaging）等，覆蓋極紫外、遠紫外、中紫外到近紫外波段。通常采用寬禁帶半導體GaN、SiC、ZnO、金剛石薄膜和AlGaN探測器、紫外CCD（UVCCD）、紫外增強型CCD（UV-ICCD）、微通道板陽極探測器（如多陽極陣列探測器，MAMA,Multi-Anode?Microchannel?Array)、楔條型陽極探測器（WSA，Wedge?and?Strip?Anode）、延遲線探測器（Delay?Line）、交叉延遲線探測器（Cross?Delay?Line?Detector）、游標陽極探測器（Vernier?Anode）、電子轟擊CCD（EBCCD））等多種方式進行紫外探測，但寬禁帶GaN、SiC、ZnO、金剛石薄膜和AlGaN等紫外探測器目前技術不成熟；另外，在紫外空間天文探測方面，被研究的目標在可見光范圍通常要比紫外波段亮4～8個數量級，因此使用紫外CCD進行探測時，需要用窄帶濾光片，這樣就大幅降低了量子效率。微通道板陽探測器利用“日盲”紫外光電陰極，量子效率相對比較高，工作于光子計數模式，可實現無噪聲模式的空間極微弱紫外目標的探測，因而是目前國際上空間紫外探測應用最多、最成熟、最可靠的探測方式之一。

微通道板陽極探測器主要由以下幾部分組成：量子化效率較高的紫外光電陰極（如CsI,Cs2Te,AlGaN等），微通道板，陽極。微通道板具有增益倍數大，噪音小，空間分辨率高，計數率高等優良性能，陽極一般采用電荷分割原理來進行探測。微通道板陽極探測器主要有如WSA,Delay-line,cross-strip。

WSA探測器陽極本身結構特點，使得W、S、Z三個電極間交叉耦合系數比較大，電極間電容達到幾百皮法（pF），因此該探測器空間分辨率和時間分辨率有限，國際報道WSA探測器的空間分辨率只能達到40微米的極限水平，而最大計數率只能達到100k左右。此外，WSA探測器有效面積與分辨率呈現一定的矛盾關系，因為WSA陽極探測器的電極周期寬度一般為1～1.5mm,當有效面積要求較大的時候，那么周期數就要求變多，這樣只能犧牲電極間的面積線性變化率來實現，從而導致探測器尺寸變大，將減小探測器的靈敏度。因此，在要求空間分辨率比較高和光子流量較大的成像探測和光譜探測領域，WSA探測器就顯得力不從心了，因此發展更高分辨率的紫外光子計數成像探測器的重要性則不言而喻。

Delay?Line探測器本身結構特點，即多個輸出電極的連接在同一塊芯片上，采用較高的介電系數和蛇形電路來減小信號脈沖的傳輸速度，使得所有輸出電極的電荷信號產生延遲，信號處理的實時性較差。

發明內容

本發明目的是提出一種新的適用于微通道板陽探測器的交叉位敏陽極，并以此作為核心探測部件，給出一種高性能紫外光子計數積分成像探測系統和光子計數積分成像測量的方法，能夠實現高空間分辨率、高計數率性能，解決電極導通、減少電極串擾以及精確控制絕緣溝道的寬度難題。

本發明的技術解決方案如下：

一種適用于微通道板陽探測器的交叉位敏陽極，分為上、下兩層，上層和下層均包括尺寸相同的多個矩形導電條，上層的各個矩形導電條經絕緣層搭接在下層的各個矩形導電條上；上層的各個矩形導電條在同一平面內相互平行，下層的各個矩形導電條在同一平面內相互平行；所述絕緣層與上層的各個矩形導電條一一對應，且分別位于對應的矩形導電條的投影范圍內，在投影方向上，上層與下層的所有矩形導電條整體形成交叉網格，每個矩形導電條獨立輸出電荷信號。

基于上述基本解決方案，本發明還作如下優化限定和改進：

下層的所有矩形導電條可以整體設置于一個絕緣基底上；也可以在下層的各個矩形導電條的底面設置分立的絕緣層，與下層的各個矩形導電條一一對應。

上層與下層的所有矩形導電條整體形成垂直交叉網格，效果最佳。

矩形導電條的材料優選Cu-Ag合金，絕緣層的材料優選石英。

若下層的所有矩形導電條整體設置于一個絕緣基底上，則該絕緣基底的材料優選氧化鋁。

同一層相鄰矩形導電條之間形成的直線絕緣溝道的較佳寬度為0.1mm。