[實用新型]一種位敏陽極探測器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720676707.3
• 申請日: 2017-06-12
• 公開（公告）號: CN206905898U
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 韋永林;賽小鋒;劉永安;盛立志
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所
• 主分類號: G01J1/42
• 分類號: 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

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及光子計數(shù)成像探測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種位敏陽極探測器。

背景技術(shù)

光子計數(shù)成像探測技術(shù)是對極微弱光目標(biāo)成像的一種新技術(shù)，利用極微弱光照射條件下，光電探測器件輸出信號自然離散化的特征，采用脈沖幅度甄別或脈沖計數(shù)的方法進(jìn)行光子計數(shù)成像探測。由于基于微通道板(MCP)的位敏陽極探測器具有增益高、信噪比好等優(yōu)點，在天文學(xué)、高能物理、核醫(yī)學(xué)成像等光子技術(shù)探測領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。位敏陽極探測器按陽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來進(jìn)行事件解碼，如Dely-line陽極。電荷分割型陽極是根據(jù)不同電極收到的電荷量來求解電荷云團(tuán)的質(zhì)心位置，如WSA、Vernier、Cross-Strip等陽極。

由于Delay Line延遲線陽極采用較高的介電系數(shù)和蛇形電極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(chǎn)生延遲，信號處理的實時性較差。另外，由于受信號引出時間和電子響應(yīng)時間的影響，只能探測單擊事件，即動態(tài)范圍小。

WSA陽極圖案由楔電極、條形電極和之型電極構(gòu)成，電極間由絕緣線分開，該陽極本身結(jié)構(gòu)特點使得W、S、Z三個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，因此該探測器時間分辨率有限。另外，由于它只用三個電極來接收整個電荷云團(tuán)的電荷量，其動態(tài)范圍小，偏離中心越遠(yuǎn)圖像扭曲越大。

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

Cross-Strip交叉位敏陽極具有良好的時間特性和動態(tài)范圍，但是加工難度大。由于該陽極分為上、下兩層，上層和下層均包括尺寸相同的多個矩形導(dǎo)電條，在專利CN 103779149 A中，采用在2塊覆銅層PCB板上光刻，然后把兩塊PCB板熱壓制成陽極。雖然解決其加工問題，但是用該方法制成的陽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>

實用新型內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有位敏陽極探測器動態(tài)范圍小、時間分辨率低、位敏陽極加工難等問題，本實用新型提供一種位敏陽極探測器及其制作方法。本實用新型探測器具有二維位置分辨、良好的時間特性、高增益、有效探測面積比大、結(jié)構(gòu)緊湊、易拼接等優(yōu)點，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)測等高能物理探測領(lǐng)域以及時間分辨光子計數(shù)器、多光纖閃爍計數(shù)、熒光光譜、并行多通道讀出分光鏡等。

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

其特殊之處在于：

上述金屬膜陽極18由n×n個獨立陽極24沿水平方向并列排成陽極陣列，n的數(shù)值根據(jù)探測器空間分辨率要求確定，每個獨立陽極24為正方形，相鄰的獨立陽極24之間設(shè)有絕緣溝道23；各個獨立陽極24具有長度相等的電極引線21，上述電極引線21穿過陽極絕緣襯底20。

各個獨立陽極24的電極引線穿過(優(yōu)選垂直穿過)陶瓷襯底(或玻璃板襯底)，把各個獨立陽極24直接引出真空環(huán)境，避免在各獨立陽極24之間制作信號引線而增加信號干擾，同時每個陽極的引出線長度一致，各個金屬導(dǎo)電層陽極單元的阻抗差別小，利于探測器陽極阻抗匹配。位敏陽極一面(靠金屬導(dǎo)電層陽極面)位于真空中，另一面位于真空外，該位敏陽極避免了多個陽極信號引線制作所采用鍵合的常規(guī)制作方法，具有制作簡單、結(jié)構(gòu)緊湊的特點，另外，該陽極能承受400℃高溫烘烤，與真空光電器件制作工藝具有良好的兼容性。

優(yōu)選地，為了實現(xiàn)牢固及簡單的固定MCP電子倍增器8，本實用新型探測器還包括卡簧7；

上述管狀殼體包括依次疊放的銦封槽3、第一陶瓷環(huán)4、卡簧定位金屬環(huán)5、第二陶瓷環(huán)9、第三陶瓷環(huán)11、環(huán)狀MCP金屬托盤12、第四陶瓷環(huán)13及金屬下封環(huán)14；

上述陰極窗1固定于銦封槽3上；

上述卡簧7壓在MCP電子倍增器8輸入面上，卡簧斜面22卡在卡簧定位金屬環(huán)5上；上述MCP電子倍增器8安放在環(huán)狀MCP金屬托盤12上；