CN103592674A - 一种用于粒子成像的高速脉冲成像检测器 - Google Patents
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Abstract
一种用于粒子成像的高速脉冲成像检测器，该检测器包括荧光屏、双层微通道板、绝缘底座和脉冲成形电路；荧光屏和双层微通道板分别固定在绝缘底座的两端，荧光屏与微通道板之间形成一间隔，荧光屏与微通道板的高压电源通过接线由脉冲成形电路（4）供给。任何具有一定动能的离子和电子在同样电场加速下，由于电子速度飞行时间要远远短于离子的飞行时间和其它噪音电子，当信号电子飞行到微通道板时，微通道板打开记录电子的荧光成像信号，当离子或者噪声电子后到达微通道板时，微通道板处于关闭状态，从而避免了噪音对电子信号的影响，获得高信噪比的光电子能谱。本发明可广泛应用于分子反应动力学研究方面。
Description
技术领域
本发明属于粒子速度成像技术领域，具体涉及一种用于粒子成像的高速脉冲成像检测器。
背景技术
粒子速度成像技术（包括光碎片成像，光电子成像，分子反应产物成像）是分子反应动力学研究的一个重要手段，最重要的一个优点是在一幅影像中能同时得到散射粒子的全三维的速度大小和方向分布。而采用传统的共振增强多光子电离-飞行时间质谱技术和多普勒光谱技术仅能够测量散射粒子一维方位角和速度分布，这种研究手段需要庞大复杂的真空装置去满足不同方向上的粒子探测，且造价昂贵，维护和实验操作都十分不便。因而采用成像手段兼有质谱的选择性，产物内能态分布和方向性分布的特性使之得到快速发展和广泛应用。而决定粒子速度成像性能好坏的一个关键部件就是成像探测器。目前国内几乎没有类似的成像探测器，国内的许多研究组或者工厂一般都是购买进口的，整套探测器价格昂贵，商业产品价格一般为1.4万美元以上，做一般研究不易推广使用。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种用于粒子成像的高速脉冲成像检测器，该检测器价格低廉，并且利用超快的脉冲工作方式提高探测信号的信噪比。
本发明提供了一种用于粒子成像的高速脉冲成像检测器，该检测器包括荧光屏（1）、双层微通道板（2）、绝缘底座（3）和脉冲成形电路（4）；
荧光屏（1）和双层微通道板（2）分别固定在绝缘底座（3）的两端，荧光屏（1）与双层微通道板（2）之间有一定距离；脉冲成形电路（4）供给荧光屏（1）与双层微通道板（2）高速脉冲高压。
本发明提供的用于粒子成像的高速脉冲成像检测器，所述荧光屏（1）与双层微通道板（2）之间的距离为1-3毫米。
本发明提供的用于粒子成像的高速脉冲成像检测器，所述脉冲成形电路（4）供给双层微通道板（2）的高速脉冲高压叠加直流高压，直流高压为1200伏特，脉冲高压时间宽度从30纳秒到10微秒可调，脉冲高压电压幅度0-1000伏特可调。
本发明提供的用于粒子成像的高速脉冲成像检测器，所述双层微通道板（2）的直径可以选自36毫米、50毫米或70毫米。
本发明提供的用于粒子成像的高速脉冲成像检测器，所述脉冲成形电路（4）供给荧光屏（1）与双层微通道板（2）的高速脉冲高压用于探测器的打开与关闭。
本发明的优点：
整套装置结构紧凑，可以任意方位安装在真空里的任何位置。脉冲成形电路（4）供给微通道板（2）的直流高压电源和脉冲高压电源组成叠加电压波形供给微通道板，微通道板在1200V时处于空置状态(非常小的增益)，当600V脉冲电压被触发时，微通道板电压从1200V迅速升至1800V左右，增益迅速增加，探测器处于工作状态，持续时间由600V脉冲电压宽度决定。这种高速脉冲电压工作方式，一方面可以增加探测器的寿命，更重要的是减少来自于杂散光电子或者其它影响因素如杂散光，离子或者热噪声。整套探测器成本大约1400美元，是进口的十分之一。而且探测器灵活的安装允许合成电路很方便的接入保证探测器以高速的脉冲方式工作（图2），极大降低了外界的噪音，提高了信噪比。
附图说明
图1为本发明一种用于粒子成像的高速脉冲成像检测器的结构示意图，其中，1——荧光屏，2——双层微通道板，3——绝缘底座，4——脉冲成形电路；
图2为本发明成形电路脉冲高压测试结果；
图3为利用本发明采集的碘负离子355nm光电子速度成像谱图。
具体实施方式
下面结合图1对本发明作进一步的说明。
本发明一种用于粒子成像的高速脉冲成像检测器，主要包括荧光屏（1）、双层微通道板（2）、绝缘底座（3）和脉冲成形电路（4）。
荧光屏（1）和双层微通道板（2）分别固定在绝缘底座（3）的两端，荧光屏（1）与微通道板（2）之间有一定间隔；脉冲成形电路（4）供给荧光屏（1）与微通道板（2）的高速脉冲高压用于探测器的打开与关闭。
实施例1：
对荧光屏施加5400V的高压，微通道板加上1200V直流高压和600V脉冲高压，电子到达检测器表面时系统开始触发600V脉冲高压，使检测器打开探测电子信号。355nm的紫外光打到碘负离子束上产生光电子，被加速至本发明的粒子成像检测器上，改变三种不同的宽度脉冲高压，观察噪音对光电子信号的影响，结果如图3所示。其中(a)脉冲高压门宽1μs，(b)脉冲高压门宽0.5μs，(c)脉冲高压门宽0.18μs。测试结果表明脉冲高压门宽小于0.5μs时，噪音明显减小，当脉冲高压门宽为0.18μs，几乎没有噪音，而且电子能谱分辨率大约3.5%，接近商业进口的粒子成像探测器性能，而价格仅为进口的十分之一。
Claims (5)
1.一种用于粒子成像的高速脉冲成像检测器，其特征在于：该检测器包括荧光屏（1）、双层微通道板（2）、绝缘底座（3）和脉冲成形电路（4）；
荧光屏（1）和双层微通道板（2）分别固定在绝缘底座（3）的两端，荧光屏（1）与双层微通道板（2）之间有一定距离；脉冲成形电路（4）供给荧光屏（1）与双层微通道板（2）高速脉冲高压。
2.按照权利要求1所述用于粒子成像的高速脉冲成像检测器，其特征在于：所述荧光屏（1）与双层微通道板（2）之间的距离为1-3毫米。
3.按照权利要求1所述用于粒子成像的高速脉冲成像检测器，其特征在于：所述脉冲成形电路（4）供给双层微通道板（2）的高速脉冲高压叠加直流高压，直流高压为1200伏特，脉冲高压时间宽度从30纳秒到10微秒，脉冲高压电压幅度0-1000伏特。
4.按照权利要求1所述用于粒子成像的高速脉冲成像检测器，其特征在于：所述双层微通道板（2）的直径选自36毫米、50毫米或70毫米。
5.按照权利要求1所述用于粒子成像的高速脉冲成像检测器，其特征在于：所述脉冲成形电路（4）供给荧光屏（1）与双层微通道板（2）的高速脉冲高压用于探测器的打开与关闭。
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Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| US20060081770A1 (en) * | 2004-10-19 | 2006-04-20 | Buchin Michael P | Low-photon flux image-intensified electronic camera |
| CN1877781A (zh) * | 2005-06-07 | 2006-12-13 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 一种宽时间分辨的双微通道板分幅变像管 |
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2013
- 2013-11-27 CN CN201310617377.7A patent/CN103592674A/zh active Pending
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