微通道板及其应用(Ⅱ)

4.渡越时间 微通道板中的电子的渡越时间,同光电倍增管的分离式的打拿极系统比较起来,有显著的改进[8].这是因为微通道板的电子通道短得多(比光电倍增管约短100倍),和所加的场强大得多(比光电倍增管约大100倍).它的渡越时间小干1ns,而通常快的光电倍增管是30ns.对于Chevron组合式的微通道板输出的脉冲宽度,用1000MHz示波器测量,渡越时间为几个ns,而上升时间为0.5ns.5.探测效率 通道倍增器对各种不同辐射源的探测效率由Schagen总结在表1中[5].这个表包括了单通道倍增器和微通道板的数据. 探测效率的定义是[4]:在通道板输出端产生可探测的脉…     

像增强器进展

像增强器是直径一般为 1 8或 2 5 mm的圆柱形真空管。输入端的多碱膜或半导体层起光电阴极的作用。能量超过光阴极材料功函数的入射光子可引起光电效应而发射自由电子。用栅极电压 (一般为 2 0 0 V)场将发射的电子加速到微通道板 ( MCP)。MCP是一特种玻璃圆片 ,有许多紧密排列的孔或通道穿过它。玻璃稍稍导电 ,这样外加的电压 (一般 80 0 - 1 0 0 0 V)就会沿微通道长度方向产生一恒定的电场。该场使光电子加速穿过孔 ,当它们擦过通道壁时产生级联二级电子。离开通道板后 ,通过大电压 (数千伏 )进一步把电子加速到荧光屏 ,产生原始输入光…     

弯曲通道式微通道板

弯曲通道式微通道板是高增益微通道技术的最新发展。这种新型的电子倍增器比一般的微通道板有许多重大改进。一般的微通道板的缺点是增益有限和具有离子反馈。当通道内残余气体分子被二次电子电离时,就产生离子反馈。于是,这些带正电荷的离子就反向通过通道,当它们撞击通道壁时已得到足够的动量产生二次电子。这些二次电子逐次放大,景终形成杂散的输出脉冲。在另一种情况下,离子可以完全脱离通道,撞击在象管的光电阴极上致使离子毒化,最后降低阴极的量子效率。为了便于微通道板以高增益模式或光子计数模式工作,必须要限制离子反馈。在弯曲通道式微通道板内完成这一工作的方法,是将通道弯凸到足够的凸率,以缩短离子撞击通道壁之前可以运行的距离。这样就限制了离子的动量和造成杂散脉冲的二次电子的生成几率,从而逐次降低噪声因数。由于大大地减小了离子反馈比,现在就可能使单一微通道板的工作增益超过10~6,并且由于弯曲通道式微通道板是单片的电子倍增器,还保持了电子图象的空间分辨率。弯曲通道式微通道板无论是用模拟输出或脉冲饱和输出工作都具有低噪音的均匀增益。弯曲通道式微通道板能按照每个用户所需尺寸定做。     

光电效应中金属与光电子的分析

用费米-狄拉克统计方法分析计算光电效应现象中光电子的热运动能量,并与经典物理方法进行了比较,根据光学和固体物理学的方法,对光子进入金属表面内深度的问题进行了分析,得出光电效应中多数金属中的光电子只能从靠近金属表面内的浅层(小于微米)逸出,不能从金属内深层逸出的结论.提出光电子逸出金属表面的初动能只与它吸收的光子能量和逸出功有关,逸出时它们的动能相等.本文还对光电效应现象中的一些物理问题提出了新的观点.     

金阴极的选择性光电效应

提出了一种测量金阴极的紫外光谱响应特性的方法.利用微通道板(microchannel plate,简称MCP)对电子的高增益特性,通过直接测量金阴极MCP探测器输出电流表征金阴极的紫外光响应.测量金阴极MCP探测器在200—340 nm波段的光谱响应,得到金阴极的谱响应特性:金作为逸出功较大的金属,也具有碱金属才有的选择性光电效应. 其选择峰值位于5.72 eV处,通过理论验证了该峰值的位置.     

用于脉冲星导航的X射线光子计数探测器研究

研制了用于脉冲星导航的X射线光子计数探测器原理样机, 该探测器主要由对X射线灵敏度较高的CsI光电阴极、微通道板电子倍增器和收集阳极组成. 对X射线光子计数探测器灵敏度、时间分辨率和整个系统的死时间进行了测试, 实验结果表明该探测器的灵敏度在5 keV时可达5.2× 10³ A/W, 时间分辨率可达到1.1 ns, 系统整体的死时间为100 ns. 关键词： 脉冲星导航 光子计数探测器 灵敏度 时间分辨率     

多光子光电发射

光电发射现象,是人们最早观察到的光与固体材料相互作用的基本物理现象之一.1887年,赫芝在研究火花放电实验中偶然发现了这一现象.1905年,爱因斯坦在总结已有的光电发射实验规律基础上,提出了著名的光的波粒二象性假说,并由此导出了固体材料光电发射公式:其中 Ekmax为发射电子的最大动能,hv为一个光子的能量,hvo为固体材料光电子逸出阈值能量.对金属,hvo=Eφ,Eφ为材料逸出功;对半导体和绝缘体,hvo=EA+Eg,Eg为禁带宽度,EA为电子亲和势.(1)式所表达的是单光子与单电子相互作用的过程.按照这一公式,人们基本上解释了已有的实验现象和规律.…     

光电效应和康普顿效应的矛盾辨析

高中物理(人教版)教材第三册先后出现了光电效应和康普顿效应这两个内容,作为光具有粒子性的重要证据来学习.为了解释光电效应中的极限频率和瞬时性问题,爱因斯坦假设了这样一个情景:一个电子只能吸收一个光子的能量,而且必须是整份吸收,即是说,     

金阴极微通道板能谱响应的理论研究

分析了金阴极微通道板在X射线段(0.1～10 keV)的能谱响应,从阴极量子效率,X射线在通道材料中的衰减,微通道壁的铅层的光电效应,微通道板通道增益等多个方面进行综合计算,结果表明:得出较完善的阴极型微通道板能谱响应理论公式及其数值模拟曲线.在只考虑一个通道,增益值为1时,微通道板的能谱响应完全取决于金阴极的量子效率,若考虑多通道效应,微通道板的能谱响应受通道材料元素吸收边的影响发生突变,且通道数目越多,影响越显著;能谱响应随电压增大呈增长趋势,但会受到微通道板饱和电流的限制.实验给出了微通道板能谱响应与入射角的关系曲线,确定了能获得增益的最小入射角.     

微通道板分辨力提高研究

在微通道板输出端镀制一层逸出功更高的金属膜以覆盖原有的镍铬电极,从而减小微通道板输出电子的动能以及在荧光屏上的弥散,提高微通道板的分辨力。实验结果表明,在微通道板的输出端镀制一层20nm厚的银层(逸出功为4.3eV)后,微光像增强器的分辨力从60lp/mm提高到64lp/mm,提高了6.6%;而镀制一层20nm厚的铂层(逸出功为6.4eV)后,超二代像增强器的分辨力从60lp/mm提高到68lp/mm,提高13%。在分辨力提高的同时,微通道板的增益会下降,镀银和镀铂后的微通道板,增益分别下降到原有值的74%和33%。金属膜的逸出功越高,分辨力提高的百分比越高,增益下降的百分比也越高。所以采用该方法来提高微通道板分辨力时,需要采用高增益的微通道板,从而使微通道板的增益下降以后仍能满足使用要求。     

饱和模式下微通道板输出电子云的Monte-Carlo仿真（英文）

当基于微通道板(MCP)的光电探测器受到强辐射干扰时,MCP的饱和将导致探测器的时间分辨率和空间分辨率发生改变.本文建立了饱和工作状态下MCP电子云运动仿真模型,与常规的线性工作状态的不同之处在于,该模型考虑了MCP通道壁上累积的正电荷对通道内电子云运动特性的影响.仿真结果表明,当MCP工作在线性状态,电极浸入深度的不同对通道电子云能量分布有很大差异,而工作在饱和状态,通道电子云能量分布趋于一致.电子能量分布曲线与相关文献的实验数据拟合良好,验证了模型的正确性.     

微通道板动态范围最佳化

由于微通道板探测器探测能量逐渐提高,使电子倍增器的应用范围日益扩大。技术上的新进展(超小孔径和高输出技术)使动态范围显著扩大。本文重点介绍微通道板探测器最佳动态范围的设计依据·所考虑的因素有尺寸,增益、温度、脉冲高度、分辨率和背景噪声等。     

金阴极微通道板能谱响应的理论研究

分析了金阴极微通道板在X射线段（0.1～10 keV）的能谱响应,从阴极量子效率,X射线在通道材料中的衰减,微通道壁的铅层的光电效应,微通道板通道增益等多个方面进行综合计算,结果表明:得出较完善的阴极型微通道板能谱响应理论公式及其数值模拟曲线.在只考虑一个通道,增益值为1时,微通道板的能谱响应完全取决于金阴极的量子效率,若考虑多通道效应,微通道板的能谱响应受通道材料元素吸收边的影响发生突变,且通道数目越多,影响越显著;能谱响应随电压增大呈增长趋势,但会受到微通道板饱和电流的限制.实验给出了微通道板能谱响应与入射角的关系曲线,确定了能获得增益的最小入射角.     

微通道板防离子反馈膜阈值电压特性研究

微通道板(Microchannel-plate,MCP)防离子反馈膜是负电子亲和势光电阴极微光像增强器的特有标志,其主要作用是有效阻止反馈正离子轰击阴极以提高器件工作寿命。微通道板防离子反馈膜的厚度决定了其对电子透过、离子阻挡能力的大小,电子透过能力直接影响图像的对比度和信噪比。根据微通道板防离子反馈膜阈值电压定义和测试原理,对微通道板不同厚度防离子反馈膜、不同工作电压条件下的阈值电压特性进行了测试研究。结果表明:防离子反馈膜的阈值电压随着膜层厚度的增加而增加,两者之间遵循正比的线性关系:Y=3.98X+50;在微通道板线性工作电压范围内,防离子反馈膜的阈值电压随微通道板工作电压的增加而降低,两者之间遵循反比关系。该研究对提高微通道板在负电子亲和势光电阴极微光像增强器中的使用性能具有重要意义。     

降低微通道板输入面电极反射率的技术途径

 为了降低透明或半透明光电阴极的光子在微通道板输入面上引起的散射噪声,通过对微通道板输入面蒸镀Ni-Cr电极后对反射率影响的定性分析以及镀膜方式、镀层厚度、电极深入通道内的深度和微通道板的开口面积比等测试分析,在兼顾微通道板对输入电极其他要求的前提下,获得了降低反射率的有效技术途径,即：采用电子束加热的蒸镀方式,用表面电阻大小来间接表征膜层厚度,使其控制在100 Ω左右;电极深入通道内的深度为通道直径的35%;微通道板的开口面积比尽可能大些,可把反射率降低到4%以下,以此降低微光像增强器的光子散射噪声。     

微球板电子倍增器基体制备技术研究

新型微球板电子倍增器和微通道板相比具有高增益、无离子反馈、制备简单、造价低廉等优点。介绍了微球板电子倍增器的工作原理、特点和广阔的应用前景。由于微球板基体的形成技术是微球板制备的关键技术，论文从理论上研究了微球板基体烧结过程中的烧结速率。并采用自行设计组分的高铅玻璃，用立式炉成珠设备进行了玻璃微珠的制备。探索了微球板制备过程中玻璃微珠的分级技术、微球板电子倍增器基体成型工艺和技术。制备出基本满足要求的微球板电子倍增器基体。给出了制造的样品和文献上样品结构的SEM对比照片，最后对实验过程中的一些现象进行了分析，并给出了实验的结论。     

微通道板噪声因子与工作电压关系研究

为了解决微通道板噪声因子的测量问题,提出了一种测量像增强器光电阴极灵敏度和信噪比,从而测量出微通道板噪声因子的方法 .根据该方法,分别在不同阴极电压、微通道板电压以及阳极电压条件下测量了微通道板的噪声因子.测量结果表明,当阴极电压、微通道板电压以及阳极电压分别变化时,微通道板的噪声因子会随之变化.微通道板电压对噪声因子的影响最大,阳极电压的影响最小.微通道板电压每增加100 V,噪声因子大约增加0.11,而阳极电压每增加100 V,噪声因子大约增加3.3×10-4.微通道板工作电压提高,意味着电子碰撞能量提高,同时也意味着二次电子发射系数提高,而根据现有微通道板噪声理论,微通道板的噪声因子会减小,但实测结果却相反.造成这一矛盾的原因是在现有微通道板噪声理论中,仅仅考虑了二次电子发射系数、探测率、电子碰撞几率的因数,而未考虑到电子碰撞能量的因数,因此噪声理论需要进行修正.     

勒纳和光电效应

我们知道,爱因斯坦(A. Einstein)获得1921年诺贝尔物理学奖的原因是“因为对理论物理学所作的贡献,特别是因发现了光电效应定律”.诺贝尔奖金评选委员会的这一决定,使德国另一位著名的物理学家勒纳(P. Lenard,1862—1947)大为恼火,因为正是他对光电效应作了系统而有成就的研究.他不仅和汤姆孙(J.J.Thomson)同时证明光电效应是由下述事实造成,即从金属表面发射了带负电的微粒(即电子),而且他还在一篇较长的论文中,报道了他在光电效应研究中得出的两个重要发现。劳厄(M.von Laue)曾称这两个重要发现为“两个惊人的规律”.勒纳一直坚持认为…     

微通道板电子透射膜工艺的AES研究

用冷基底溅射方法和静电贴膜方法分别在微通道板表面制备了电子透射膜,采用俄歇电子能谱(AES)研究了两种工艺制备的微通道板电子透射膜的薄膜成分,微通道板电子透射膜工艺失败微通道板通道表面的成分和通道内壁的成分随深度的变化. 结果表明,冷基底溅射方法制膜工艺的失败对MCP造成了严重的碳污染,污染的MCP不可回收;静电贴膜方法制膜工艺的失败对MCP通道表面没有明显影响,MCP可回收利用.     

光电效应和康普顿效应──光子碰撞的两种不同结果

频率为v的电磁波与物质的作用,可以看成是能量为hv的光子与原子碰撞的过程.光子碰撞时,有些引起光电效应,光子的能量hv被原子吸收,转移给某个电子,该电子便脱离原子,形成一个自由电子和一个正离子,而有些则发生康普顿效应,光子被原子内较松散的外层电子所散射,它的飞行方向偏转.为什么同是光子碰撞过程,却会引起截然不同的两种效应呢? 实际上,光子碰撞引起的效应,并不限于这两种.除了光电效应和康普顿散射外,还可能会发生其他一些更复杂的现象.例如,光子可能被原子核散射(核致康普顿效应);它可能被原子核吸收,使核分裂(核的光电效应);光子可…