CN104637770B - 一种用于球面光电倍增管的同轴输出结构 - Google Patents

Abstract

本发明是一种用于球面光电倍增管的同轴输出结构，包括内导体、介质、外导体；其中内导体通过装架的焊接形式固定在介质内部，外导体通过焊接包裹并固定在介质的外表面，作为地电极实现50Ω特性阻抗、屏蔽干扰，并有利于光电倍增管制备过程中的真空除气。优点：不仅在球面光电倍增管高温制备的过程中耐高温、不产生气体，满足真空密封管的特殊要求，同时通过形成一体的50Ω同轴线，传输速度快，在‑1dB传输带宽优于DC~1.1GHz，‑3dB传输带宽优于DC~2GHz，信号失真小，并且有效地屏蔽外界电磁场对信号的干扰。将该结构应用于球面光电倍增管中，可实现输出信号的良好传输，提高了信噪比，更有利于极短光脉冲信号的探测。

Description

一种用于球面光电倍增管的同轴输出结构

技术领域

本发明涉及的是一种用于球面光电倍增管的同轴输出结构，具有良好传输性能与屏蔽干扰能力。属于真空光电探测技术领域。

背景技术

光电子领域凭借其广泛的应用前景和巨大的战略价值，目前已经成为各国大力发展的关键技术领域。在种类众多的光电探测器中，光电倍增管是针对微弱光信号探测的最主要器件，在信噪比、高速、倍增系数和探测面积等方面与其它光电探测器相比具有很大的优势，广泛应用于天文学、光谱学、激光测距和高能物理等领域。

光电倍增管是一种将微弱光信号转换为电信号的真空光电探测器件，主要由附着在输入光窗内表面的光电阴极、电子倍增系统和接收信号的阳极组成。它的工作原理是：当光照射到光阴极时，光阴极向真空中激发出光电子。这些光电子按聚焦极电场进入倍增系统，并通过进一步的二次发射得到的倍增放大。放大后的电子被阳极收集作为信号输出。因为采用了二次发射倍增系统，所以光电倍增管在探测紫外、可见和近红外区的辐射能量的光电探测器中，具有极高的应用价值。

球面光电倍增管就是一种具有高倍增系数和超大探测面积的光电倍增管，主要用于极微弱信号的高速检测，然而目前绝大部分的光电倍增管的阳极输出部分采用的都是单根金属引线输出方式，这种输出方式存在与后续信号处理的输入端阻抗不匹配进而造成传输信号失真、信号线未屏蔽易受外界干扰等问题，另外还会造成球面光电倍增管产生的高速信号脉冲上升时间的延迟。目前普遍存在的技术缺陷为，在真空器件内无法实现内部信号的同轴传输并过渡到真空管外同轴输出。本专利结构较好地解决了这一问题。

发明内容

本发明提出的是一种用于球面光电倍增管的同轴输出结构，其目的旨在使其具有阻抗匹配、传输信号失真小、屏蔽干扰能力强，同轴输出线的制作方法与光电倍增管制作工艺完全兼容，耐高温且在高温条件下不产生气体，在提高信噪比的同时减小信号脉冲上升时间的延迟，最终实现球面光电倍增管输出信号的高速、精准传输。

本发明的技术解决方案是：一种用于球面光电倍增管的同轴输出结构，其结构包括内导体、介质、外导体；其中内导体通过装架的焊接形式固定在介质内部，外导体通过焊接包裹并固定在介质的外表面，作为地电极实现50Ω特性阻抗、屏蔽干扰，并有利于光电倍增管制备过程中的真空除气。

本发明的优点：

1）同轴输出线采用的材料为金属、陶瓷材料，高频损耗小，强度高，且符合球面光电倍增管高温制备过程中需要耐高温且高温条件下不产生气体的要求；形成一体的50Ω同轴线，传输速度快，信号失真小，并且有效地屏蔽外界电磁场对信号的干扰，应用于球面光电倍增管中，可实现输出信号的良好传输，提高了信噪比，更有利于极短光脉冲信号的探测；

2）采用管内同轴传输、管外同轴输出结构，形成一体的50Ω同轴线，与后续信号处理的输入端阻抗完全匹配，-1dB传输带宽优于DC~1.1GHz ，-3dB传输带宽优于DC~2GHz，避免了阻抗不匹配造成的信号失真；

3）采用外导体康铜有效地屏蔽外界电磁场对传输信号的干扰，提高了信噪比。管外同轴采用SMA输出接头，使用更为方便；

4）管内同轴与管外同轴之间通过玻璃芯柱进行密封，满足球面光电倍增管对高真空度的制作要求，并且玻璃芯柱上分布有金属管针，便于球面光电倍增管进行引线连接。

附图说明

图1为本专利用于球面光电倍增管的同轴输出线整管结构示意图。

图2为本专利用于球面光电倍增管的同轴输出线结构图。

图3为本专利用于球面光电倍增管的同轴输出线的剖面图。

图中的1是球面光电倍增管、2是玻璃管体、3是光电阴极、4是管芯组件含倍增系统、5是支撑组件、6是管内同轴、7是金属平皮、8是金属管针、9是玻璃芯柱、10是管外同轴、11是外导体、12是介质、13是内导体。

具体实施方式

一种用于球面光电倍增管的同轴输出线，其结构包括内导体13、介质12、外导体11；其中内导体13通过装架的焊接形式固定在介质12内部，外导体11通过焊接包裹并固定在介质12的外表面，作为地电极实现50Ω特性阻抗、屏蔽干扰，并有利于光电倍增管制备过程中的真空除气。

所述介质12采用耐高温、高强度的陶瓷瓷管作为介质层。

所述内导体13使用宽度等于陶瓷瓷管内径的镍材料，穿过陶瓷瓷管作为同轴输出线的内导体。

所述的外导体11为康铜皮。

所述同轴输出线为球面光电倍增管1信号输出线，该球面光电倍增管1包括：玻璃管体2、光电阴极3、管芯组件含倍增系统4、支撑组件5、玻璃芯柱9、管内同轴6以及管外同轴10，其中玻璃管体2的内侧是光电阴极3，光电阴极3的内侧中央是管芯组件含倍增系统4，光电阴极3接支撑组件5，支撑组件5底部接管内同轴6，管内同轴6通过玻璃芯柱9实现与球面光电倍增管1真空密封，玻璃芯柱9与管外同轴10相接，所述管内同轴6传输与管外同轴10输出之间为玻璃芯柱密封装置。

所述玻璃芯柱9上分布金属管针8。

所述管外同轴10的输出接口为SMA接口，实现信号输出，同轴输出阻抗为50Ω。

所述管内同轴6的A内导体13通过金属管针8与管外同轴10的B内导体13实现互连，管内同轴6和管外同轴10的外导体在玻璃芯柱9附近均通过金属平皮7焊接在管内同轴6两边的金属管针8上，进而实现管内同轴6的A外导体11与管外同轴10的B外导体11在密封条件下的的互连。

所述球面光电倍增管1为端窗式球面光电倍增管或侧窗式球面光电倍增管。

下面结合附图进一步描述本发明的技术方案：

如图1所示，该同轴输出线用于球面光电倍增管1。同轴输出线为球面光电倍增管1信号输出线，球面光电倍增管1主要包括：玻璃管体2、光电阴极3、管芯组件（含倍增系统）4、支撑组件5、玻璃芯柱9、管内同轴6以及管外同轴10等部分组成。管内同轴6通过玻璃芯柱9实现与球面光电倍增管1真空密封，玻璃芯柱9上分布着金属管针，管外同轴的输出接口为SMA接口，同轴输出阻抗为50Ω。

如图2、3所示，该用于球面光电倍增管的同轴输出线，介质12采用耐高温、高强度的陶瓷瓷管作为介质层，内导体13使用宽度等于陶瓷管内径的镍材料，穿过瓷管作为同轴输出线的内导体，外导体11选用康铜皮通过焊接包裹并固定在介质12的外表面作为地电极实现50Ω特性阻抗、屏蔽干扰，并有利于光电倍增管制备过程中的真空除气。

所述管内同轴6的A内导体13通过金属管针8与管外同轴10的B内导体13实现互连。

管内同轴6和管外同轴10的外导体11在玻璃芯柱9附近均通过金属平皮7焊接在管内同轴6两边的金属管针8上，进而实现管内同轴6的A外导体与管外同轴10的B外导体11在密封条件下的的互连。

所述玻璃芯柱9上的其他管针供球面光电倍增管1的其他引线要求使用，最终管外同轴10的输出接口为SMA接口，实现信号输出。

Claims (8)

1.一种用于球面光电倍增管的同轴输出结构，其特征在于：包括内导体、介质、外导体；其中内导体通过装架的焊接形式固定在介质内部，外导体通过焊接包裹并固定在介质的外表面，作为地电极实现50Ω特性阻抗、屏蔽干扰，并有利于光电倍增管制备过程中的真空除气；

所述同轴输出结构为球面光电倍增管信号输出线，该球面光电倍增管包括：玻璃管体、光电阴极、管芯组件含倍增系统、支撑组件、玻璃芯柱、管内同轴以及管外同轴，其中玻璃管体的内侧是光电阴极，光电阴极的内侧中央是管芯组件含倍增系统，光电阴极接支撑组件，支撑组件底部接管内同轴，管内同轴通过玻璃芯柱实现与球面光电倍增管真空密封，玻璃芯柱与管外同轴相接，管内同轴传输与管外同轴之间为玻璃芯柱密封装置。

2.根据权利要求1所述的一种用于球面光电倍增管的同轴输出结构，其特征在于：所述介质采用耐高温、高强度的陶瓷瓷管作为介质层。

3.根据权利要求2 所述的一种用于球面光电倍增管的同轴输出结构，其特征在于：所述内导体使用宽度等于陶瓷瓷管内径的镍材料，穿过陶瓷瓷管作为同轴输出结构的内导体。

4.根据权利要求1或2 所述的一种用于球面光电倍增管的同轴输出结构，其特征在于：所述的外导体为康铜皮。

5.根据权利要求1所述的一种用于球面光电倍增管的同轴输出结构，其特征在于：所述玻璃芯柱上分布金属管针。

6.根据权利要求1所述的一种用于球面光电倍增管的同轴输出结构，其特征在于：所述管外同轴的输出接口为SMA接口，实现信号输出，同轴输出阻抗为50Ω。

7.根据权利要求1所述的一种用于球面光电倍增管的同轴输出结构，其特征在于：所述管内同轴的A内导体通过金属管针与管外同轴的B内导体实现互连，管内同轴和管外同轴的外导体在玻璃芯柱附近均通过金属平皮焊接在管内同轴两边的金属管针上，进而实现管内同轴的A外导体与管外同轴的B外导体在密封条件下的的互连。

8.根据权利要求1所述的一种用于球面光电倍增管的同轴输出结构，其特征在于：所述球面光电倍增管为端窗式球面光电倍增管或侧窗式球面光电倍增管。