新一代二维通道电子倍增器的薄膜连续打拿极

概述了传统还原铅硅酸盐玻璃微通道板(RLSG-MCP)及其特点以及MCP的新发展;介绍了材料的二次发射特性,给出了传统MCP薄膜连续打拿极结构特点和形成工艺.在此基础上,重点论述了用半导体工艺技术制作新一代二维电子倍增器——先进技术微通道板(AT-MCP)的薄膜连续打拿极制备新技术,给出了具体工艺和实验结果,示出了电镜照片和实验曲线,指出了新工艺的优点和发展前景.     

MCP制造技术的新发展

本文介绍了一种新发展的MCP制造技术和几种制造技术的新发展,如AT-MCP、叠层MCP、光敏玻璃基MCP及微电铸MCP等制造技术;与RLSG-MCP制造技术相比,尽管它们目前仍未达到广泛应用的程度,但对促进MCP未来的发展将有很大的潜力,尤其是AT-MCP制造技术。     

铅硅酸盐玻璃氢还原表面层最佳结构探讨

目前广泛用于制造通道电子倍增器(CEM)和微通道板(MCP)的材料是铅硅酸盐玻璃。因为这种玻璃在一定温度下经氢还原处理之后,其表面会形成一个半导体二次电子发射层。该层的结构对二次电子发射特性及CEM和MCP的增益特性有直接的影响。本文根据可得到的关于这种表面层特性的资料及二次电子发射的唯象理论,归纳出一个较完整的结构模型,并提出一个最佳结构方案。     

玻璃的二次发射和成分的关系

通道式倍增器(CEM)和微通道板(MCP)是五十年代末发展起来的一种新技术,目前已在科学的各个领域中得到广泛的应用,受到人们的高度重视。它以其体积小、增益高而著称。CEM和MCP的性能参数很多,而最重要的是增益和暗噪声。它们都和材料的二次电子发射有着密切的关系。这就刺激了人们对玻璃材料的二次发射研究的兴趣。在MCP广泛应用的今天,尽管人们对玻璃的二次发射作了不少研究,特别是对δ=δ(V_p)关系的研究较多。而对二次发射和组成的研究却显得甚为不足。 本文较详细地探讨了PS—Bi硅酸盐玻璃的二次电子发射,对二次发射系数和组成的关系作了初步研究,也涉及到一些工艺条件,诸如退火、酸洗、氢还原等对二次发射系数的影响。并研制出一种高发射系数、低发射电压的玻璃材料,这种材料的二次发系数是4.85。发射峰值电压是100V。膨胀系数为100.8×10^-7。软化点是535℃。     

防离子反馈微通道板的最佳工作电压试验研究

带防离子反馈膜的微通道板(micro-channe plate,MCP)是负电子亲和势光电阴极微光像增强器的关键部件之一,其工作状态对负电子亲和势光电阴极微光像增强器的性能有严重影响,通过对无膜MCP及镀有不同厚度防离子反馈膜的MCP在不同阴极电压下、不同MCP电压下增益的测试与分析,最终确定出防离子反馈MCP的最佳工作电压:①对于负电子亲和势光电阴极像增强器用无膜MCP,其最佳工作电压为:当阴极电压大于一定值V_c1时,MCP增益几乎不变,说明此时的阴极电压V_c1为无膜MCP的最佳工作电压;当MCP电压为某一特定值V_m1(阴极电压为大于V_c1的任一值)值时,MCP出现增益,但增益值很低,当MCP电压大于(V_m1+100V)值时,MCP增益较大(大于20 000),可认为板压为(V_m1+100V)值为无膜MCP最佳工作板压;②对于同种材料的带膜MCP,其最佳工作电压为阴极电压V_c=无膜MCP的最佳阴极电压V_c1与防离子反馈膜的阈值电压的代数和,MCP电压为V_m > (V_m1+100V),具体值应根据防离子反馈MCP增益值的线性工作区来确定。该文的研究对防离子反馈MCP的最佳工作电压的确定及对负电子亲和势光电阴极像增强器性能的提高具有重要的意义。     

新型红外氧氟玻璃及其雷达隐身技术

红外玻璃是很多重要军用系统的关键窗口材料之一,红外玻璃的高性能、大尺寸化制备面临重要挑战,同时红外技术和光电对抗技术的发展对红外窗口的雷达隐身性能也提出了很高的要求。阐述了新型红外玻璃的设计思想,基于此发展了一种新型的中红外光学玻璃—氟镓酸盐(FGa)玻璃,并以FGa玻璃为基质,成功研制出新型具有雷达隐身功能的中红外光功能材料。     

新型热中子敏感微通道板探测效率的蒙特-卡罗模拟研究

基于microchannel plates (MCP)的中子探测技术近年来发展迅速, 因其具有较高的空间分辨率和中子探测效率以及优异的时间分辨能力, 可用于高分辨率中子照相和能量选择中子成像. 本文利用蒙特-卡罗(MC)程序, 对栅格为15 μm的热中子敏感MCP板进行MC模拟计算, 获得了不同几何结构和材料组成情况下, 掺杂型和镀膜型热中子敏感MCP板的探测效率. 计算结果表明, 增加中子敏感材料的比例可以获得更高的中子阻挡效率, 但同时也加大了次级粒子发射进入MCP板通道的难度, 掺杂型MCP 板的通道直径和镀膜型MCP板的镀膜厚度均存在最优值. MCP板厚度为0.4 mm时, 对¹⁰B₂O₃材料, 掺杂型MCP板的热中子探测效率可以超过40%, 镀膜型MCP板的热中子探测效率可以接近60%.     

硅微通道板的研究进展

 基于微通道板（microchannel plates, MCP）高性能与绿色制造的要求,探索铅玻璃微通道板（lead silicate glass microchannel plates, LSG-MCP）的替代材料已成为MCP研究的热点。近20年来,以硅为替代材料的微通道板研究取得显著进展,并成为最具应用前景的微通道板类型之一。综述了硅微通道板（Si-MCP）的研究进展,主要概述Si-MCP的基底材料、制备技术、性能和应用领域,尤其是微孔阵列及其内壁表面功能层的成形技术。并将其与传统LSG-MCP比较,分析了Si-MCP制备技术与性能的优劣。最后,展望了Si-MCP的进一步发展方向。     

柱面微通道板的制备及其性能研究

针对未来空间天文学应用的超分辨率光谱成像仪器的需求,对低噪声柱面微通道板（MCP）的制备方法及其性能进行了研究. 提出了一种将光学抛光与热成型相结合的新的柱面MCP制备方法,利用不含放射性元素的低噪声MCP玻璃,制备出曲率半径为400mm、尺寸为30mm′46mm、长径比为80:1、通道直径12.5mm、通道间距15mm的柱面MCP,并将其与感应电荷楔条形阳极（WSA）组成光子计数探测器,对其暗计数率、分辨率进行了检测,暗计数率约为0.1counts/cm2×s.     

一种玻璃成分优化的微通道板

降低微通道板（MCP）的离子反馈噪声、提高像增强器的成像质量和工作寿命是MCP玻璃成分优化研究的主要目标，指出通过调整碱金属氧化物的引入种类和总量，并采用高温氢还原工艺获得一种玻璃成分得到优化的MCP，可提高玻璃的转变温度，耐500℃以上的高温烘烤且电性能相对稳定。该方法改善了通道内壁表面结构和MCP的耐电子冲刷能力，降低了气体吸附量且易于去除气体。文章最后给出了优化MCP玻璃成分所需开展的工作：在玻璃成分优化上增加SiO2的引入量，调整芯皮玻璃的温度粘度匹配及酸溶速率比，以及开展体导电玻璃MCP和硅MCP的研究。     

使用曲面微通道板和感应电荷位置灵敏阳极的软X射线-极紫外光子计数成像探测器研究

本项目对我国空间探测的极紫外(EUV)波段大视场相机所需求的球面光子计数成像探测器的关键技术进行了研究。首先,建立了光阴极材料次级电子产出模型,利用该模型计算了软X射线-EUV波段常用的光电阴极材料—碱卤化物的次级电子产出,分析了微通道板(MCP)的次级电子产出。建立了测量MCP量子探测效率的装置,并推导出MCP量子探测效率的计算公式,测量了MCP在软X射线-EUV波段的量子效率以及MCP量子效率随掠入射角的变化。其次,建立了球面实芯微通道板的制备装置,利用高温热成型方法制备出曲率半径为150 mm球面MCP,利用光刻技术制备出有效直径为48 mm的楔条形感应电荷位置灵敏阳极,在此基础上集成了一套使用球面MCP和感应电荷位置灵敏阳极的两维光子计数成像探测器。再次,研制出包括快速前端模拟电路与后续数字电路的成像读出电路,编制了能矫正图像畸变的图像实时采集和处理软件。最后,建立了MCP探测器空间分辨率、图像线性的检测装置,对研制出的探测器性能进行了检测,检测结果表明:探测器的各项技术指标完全满足要求。     

由极值条件确定MCP通道内壁二次电子发射材料特征常数

本文明确指出,利用极值条件,通过测量MCP的极值增益,可方便准确地确定MCP通道内壁二次电子发射材料的特征常数A及其发射的二次电子的平均初始能量(动能)V₀。从而可准确设计、制造满足特定要求的MCP。     

屏电极结构对微通道板成像器间隙放电的影响

利用铝屏和氧化铟锡(ITO)屏两种结构的微通道板(MCP)成像器进行了放电实验,通过直流首击穿后器件的绝缘强度和电极熔蚀形貌变化,分析了屏电极结构对放电的影响。实验表明,铝屏MCP成像器首击穿后,铝膜电极出现如火山口状的熔蚀形貌,在10μs脉冲屏压下绝缘强度降低到3 kV/mm以下,绝缘强度与MCP无关。而ITO屏MCP成像器首击穿后,荧光质向MCP的质量迁移具有抑制阴极发射的作用,所以放电具有稳定的场发射特性,在10μs脉冲屏压下绝缘强度可达到9 kV/mm。分析表明,MCP成像器间隙放电的发展主要依赖于屏电极结构,ITO屏的电极结构有利于MCP成像器绝缘性能的提高。     

中红外玻璃材料发展及前沿应用

中波红外玻璃综合了优良的透红外性能、大尺寸制备特性和低成本,是很多重要军用系统的关键窗口材料之一.红外玻璃的高性能、大尺寸化制备面临重要挑战,同时红外技术和光电对抗技术的发展对红外窗口的雷达隐身性能也提出了很高的要求.综述了国内外中红外玻璃研究发展现状,着重介绍了中国科学院上海光学精密机械研究所在红外玻璃及其高性能化研...     

玻璃闪烁体的研究进展

玻璃闪烁体作为射线探测的核心材料之一在医学成像、高能物理、环境监测以及安检等领域扮演着重要的角色.根据其特点和应用背景主要分为高密度玻璃闪烁体、低密度玻璃闪烁体、微晶玻璃闪烁体.本文介绍了不同种类玻璃闪烁体的特点,重点关注了玻璃闪烁体的制备、微观结构、发光性能以及应用,并对玻璃闪烁体性能的优化以及今后的发展作出了展望.     

微通道板(MCP)电子清刷用电子枪的设计

为了满足Φ30mm MCP大束流短时间电子清刷新工艺要求，以轴向电子枪工作原理为基础，利用静电场对电子的作用理论，分析了电子的运动轨迹，并对电子的偏转进行了计算。根据计算结果，设计了电子枪的基本结构，确定了电子枪的各种参数：灯丝材料为Φ0.05mm的钨（75%）铼（25%）合金丝；灯丝形状为“∨”字型；电子枪外径为Φ35mm，高度为20mm，最大加热功率为12.6W时，电子发射电流密度达到1.26×10-5A/cm2。用该电子枪对4块性能相近的Φ30mm MCP电子清刷4h后，MCP的增益值达到500±50。这表明：用新电子枪可以代替原RUS-A型电子枪。     

金阴极微通道板探测器X射线段的能谱响应

 利用表面镀金阴极膜的微通道板(MCP)构成一种金阴极MCP光电探测器,根据MCP的电阻电容特性提出了一种特殊的能谱响应测量方法。在北京同步辐射3B3中能束线上对该探测器在2.1～6.0 keV能段的谱响应进行了实验标定。以美国NIST绝对定标的美国IRD公司生产的AXUV-100硅光二极管为次级标准探测器,标定金膜厚度分别为25和100 nm的金阴极MCP探测器的能谱响应。经分析发现,阴极材料和MCP材料的元素吸收边是造成量子效率曲线出现突变点的原因。对比两种MCP的能谱响应标定结果,金膜厚度为100 nm探测器的能谱响应高于金膜厚度为25 nm的探测器。     

微晶玻璃在天文光学中的应用

本文介绍了国际上50～60年代问世的微晶玻璃(也称零膨胀玻璃,美国称Cer-Vit,德国称Zerodur,苏联称СИТТАЛ)是当前天文光学镜面的理想材料。由中国科学院投资,这种材料已在上海新沪玻璃厂试制成功,经七、八年的努力,该厂已能提供直径2.3m,厚为360mm 或更大些的微晶玻璃镜坯。微晶玻璃除用于天文镜面外,对一些要求热变形小的反光元件或结构均可采用,推广到其他领域也是一种很有前途的新材料,其价格仅是熔石英的1/20～1/30。     

硫系As_2S_3悬吊芯光纤制备及其光谱性能研究

硫系玻璃材料具有极高的线性和非线性光学性能,在此基础上制备的悬吊芯结构的硫系光纤较之石英玻璃光纤或普通结构硫系玻璃光纤具备非线性更高、零色散点可调和红外透过光谱宽等特性,因此在红外波段的光谱展宽及化学生物传感等方面均具有非常重要的应用潜能。根据硫系玻璃悬吊芯光纤及超连续(SC)谱的研究发展,提出一种通过挤压高纯块状硫系玻璃制备理想结构的四孔硫系玻璃悬吊芯光纤的方法。该新型机械挤压法保证了玻璃性能稳定和光纤结构可调的特性。获得了低损耗(波长为3.8μm处的损耗仅为0.17 d B/m)的硫系悬吊芯光纤,此外分别测试了玻璃和光纤的相关光学性能。进一步讨论了As2S3玻璃样品的可见及红外透过性能及光纤的传输损耗谱、传输模式,利用中红外光参量放大激光光源(OPA)抽运光纤,获得了SC谱的产生,其展宽光谱在红外区域最宽可达3000 nm(1500~4500 nm),理论展宽可达6000 nm。     

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…