[發(fā)明專利]位敏陽(yáng)極探測(cè)器及其制作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710438625.X
• 申請(qǐng)日: 2017-06-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107389187B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韋永林;賽小鋒;劉永安;盛立志
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所
• 主分類號(hào): G01J1/42
• 分類號(hào): G01J1/42;H01J40/16
• 代理公司: 西安智邦專利商標(biāo)代理有限公司 61211
• 代理人: 汪海艷

本發(fā)明涉及光子計(jì)數(shù)成像探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種位敏陽(yáng)極探測(cè)器及其制作方法，該探測(cè)器包括帶有光電陰極的陰極窗、MCP電子倍增器、位敏陽(yáng)極和管狀殼體，位敏陽(yáng)極包括陽(yáng)極絕緣襯底以及設(shè)置在陽(yáng)極絕緣襯底上的金屬膜陽(yáng)極，金屬膜陽(yáng)極由n×n個(gè)獨(dú)立陽(yáng)極沿水平方向并列排成陽(yáng)極陣列，每個(gè)獨(dú)立陽(yáng)極為正方形，相鄰的獨(dú)立陽(yáng)極之間設(shè)有絕緣溝道；各獨(dú)立陽(yáng)極電極引線垂直穿過(guò)陽(yáng)極絕緣襯底。通過(guò)管狀殼體封接、管狀殼體化銦、陰極窗金屬膜蒸鍍、制作陽(yáng)極絕緣襯底、制作金屬膜陽(yáng)極、裝配探測(cè)器組件、制作光電陰極、探測(cè)器銦封步驟完成該探測(cè)器的制作。該探測(cè)器動(dòng)態(tài)范圍大，既可以工作在單光子入射光條件下，又可以工作在較強(qiáng)的入射光條件下。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光子計(jì)數(shù)成像探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種位敏陽(yáng)極探測(cè)器及其制作方法。

背景技術(shù)

光子計(jì)數(shù)成像探測(cè)技術(shù)是對(duì)極微弱光目標(biāo)成像的一種新技術(shù)，利用極微弱光照射條件下，光電探測(cè)器件輸出信號(hào)自然離散化的特征，采用脈沖幅度甄別或脈沖計(jì)數(shù)的方法進(jìn)行光子計(jì)數(shù)成像探測(cè)。由于基于微通道板(MCP)的位敏陽(yáng)極探測(cè)器具有增益高、信噪比好等優(yōu)點(diǎn)，在天文學(xué)、高能物理、核醫(yī)學(xué)成像等光子技術(shù)探測(cè)領(lǐng)域得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。位敏陽(yáng)極探測(cè)器按陽(yáng)極解碼方式可以分為阻抗型和電荷分割型，阻抗型是根據(jù)不同位置處的電極阻抗不同而產(chǎn)生不同的電極輸出信號(hào)來(lái)進(jìn)行事件解碼，如Dely-line陽(yáng)極。電荷分割型陽(yáng)極是根據(jù)不同電極收到的電荷量來(lái)求解電荷云團(tuán)的質(zhì)心位置，如WSA、Vernier、Cross-Strip等陽(yáng)極。

由于Delay Line延遲線陽(yáng)極采用較高的介電系數(shù)和蛇形電極來(lái)減小信號(hào)脈沖的傳輸速度，使得所有輸出電極的電荷信號(hào)產(chǎn)生延遲，信號(hào)處理的實(shí)時(shí)性較差。另外，由于受信號(hào)引出時(shí)間和電子響應(yīng)時(shí)間的影響，只能探測(cè)單擊事件，即動(dòng)態(tài)范圍小。

WSA陽(yáng)極圖案由楔電極、條形電極和之型電極構(gòu)成，電極間由絕緣線分開(kāi)，該陽(yáng)極本身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使得W、S、Z三個(gè)電極間交叉耦合系數(shù)比較大，電極間電容達(dá)到幾百皮法，因此該探測(cè)器時(shí)間分辨率有限。另外，由于它只用三個(gè)電極來(lái)接收整個(gè)電荷云團(tuán)的電荷量，其動(dòng)態(tài)范圍小，偏離中心越遠(yuǎn)圖像扭曲越大。

在專利CN 101881658A中，Vernier陽(yáng)極的電荷收集區(qū)為三種不同正弦絕緣溝道19波長(zhǎng)的矩形電極單元排列而成的矩形區(qū)域，共有九個(gè)信號(hào)輸出電極，Vernier陽(yáng)極雖然在面積和圖像扭曲畸變方面比WSA陽(yáng)極有所改善，但其動(dòng)態(tài)范圍和時(shí)間分辨能力并沒(méi)有明顯提升。

Cross-Strip交叉位敏陽(yáng)極具有良好的時(shí)間特性和動(dòng)態(tài)范圍，但是加工難度大。由于該陽(yáng)極分為上、下兩層，上層和下層均包括尺寸相同的多個(gè)矩形導(dǎo)電條，在專利CN103779149A中，采用在2塊覆銅層PCB板上光刻，然后把兩塊PCB板熱壓制成陽(yáng)極。雖然解決其加工問(wèn)題，但是用該方法制成的陽(yáng)極不能承受高溫烘烤，與真空器件高溫?zé)崽幚砉に嚥患嫒荨?/p>

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有位敏陽(yáng)極探測(cè)器動(dòng)態(tài)范圍小、時(shí)間分辨率低、位敏陽(yáng)極加工難等問(wèn)題，本發(fā)明提供一種位敏陽(yáng)極探測(cè)器及其制作方法。本發(fā)明探測(cè)器具有二維位置分辨、良好的時(shí)間特性、高增益、有效探測(cè)面積比大、結(jié)構(gòu)緊湊、易拼接等優(yōu)點(diǎn)，可應(yīng)用于大型醫(yī)療成像(PET)、小型伽瑪相機(jī)、二維輻射監(jiān)測(cè)等高能物理探測(cè)領(lǐng)域以及時(shí)間分辨光子計(jì)數(shù)器、多光纖閃爍計(jì)數(shù)、熒光光譜、并行多通道讀出分光鏡等。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是提供一種位敏陽(yáng)極探測(cè)器，包括帶有光電陰極2的陰極窗1、MCP電子倍增器8、位敏陽(yáng)極和管狀殼體，上述位敏陽(yáng)極包括陽(yáng)極絕緣襯底20以及設(shè)置在陽(yáng)極絕緣襯底20上的金屬膜陽(yáng)極18，上述陰極窗1、管狀殼體及陽(yáng)極絕緣襯底20構(gòu)成真空密封腔；上述光電陰極2、MCP電子倍增器8與金屬膜陽(yáng)極18位于真空密封腔內(nèi)；

其特殊之處在于：