CN117059467A - 大面积静电聚焦位敏型微通道板型光电倍增管 - Google Patents
大面积静电聚焦位敏型微通道板型光电倍增管 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117059467A CN117059467A CN202311096118.4A CN202311096118A CN117059467A CN 117059467 A CN117059467 A CN 117059467A CN 202311096118 A CN202311096118 A CN 202311096118A CN 117059467 A CN117059467 A CN 117059467A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- microchannel plate
- electrode
- plate
- electron
- area
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 35
- 229910000833 kovar Inorganic materials 0.000 claims abstract description 29
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 42
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 28
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 28
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 claims description 11
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 11
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 8
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 8
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000000779 smoke Substances 0.000 claims description 6
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 claims description 4
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910001128 Sn alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims description 3
- RHZWSUVWRRXEJF-UHFFFAOYSA-N indium tin Chemical compound [In].[Sn] RHZWSUVWRRXEJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 3
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 101001050294 Homo sapiens Sperm-egg fusion protein Juno Proteins 0.000 description 2
- 102100023119 Sperm-egg fusion protein Juno Human genes 0.000 description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 2
- JJWKPURADFRFRB-UHFFFAOYSA-N carbonyl sulfide Chemical compound O=C=S JJWKPURADFRFRB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000005219 brazing Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J43/00—Secondary-emission tubes; Electron-multiplier tubes
- H01J43/04—Electron multipliers
- H01J43/06—Electrode arrangements
- H01J43/18—Electrode arrangements using essentially more than one dynode
- H01J43/24—Dynodes having potential gradient along their surfaces
- H01J43/246—Microchannel plates [MCP]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J43/00—Secondary-emission tubes; Electron-multiplier tubes
- H01J43/04—Electron multipliers
- H01J43/06—Electrode arrangements
- H01J43/12—Anode arrangements
Landscapes
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
Abstract
本发明涉及光电倍增管技术领域，具体而言涉及大面积静电聚焦位敏型微通道板型光电倍增管，包括：玻壳，被构造成一端具有收口结构，所述玻壳的内表面设有光电阴极，所述光电阴极用于将光信号转换为电信号；可伐盘，连接到所述玻壳的收口结构，使所述玻壳与所述可伐盘之间形成密封空间；芯柱，密封连接到所述可伐盘的内侧；本发明采用大尺寸的光电阴极以及双片叠加微通道板和位敏阳极的结构，对光电阴极射出的电子进行倍增和位置分辨，利用微通道板微孔通道的位置敏感性以及阳极设置的多个独立的电子收集端，实现对光电子入射位置的定位。
Description
技术领域
本发明涉及光电倍增管技术领域，具体而言涉及大面积静电聚焦位敏型微通道板型光电倍增管。
背景技术
光电倍增管是一种将微弱光信号转换为可测电信号的真空光电探测器件。由于其增益可以达到5×106-1×108，光电倍增管被广泛应用中微子、宇宙射线等高能粒子探测的大科学装置中，如中国江门中微子实验(JUNO)和高海拔宇宙线观测站(LHAASO)、上海交通大学海铃计划、日本Hyper-K、美国IceCube、欧洲KM3NeT等项目均需要大面积的探测器，其中JUNO、LHAASO和Hyper-K项目采用的是20吋光电倍增管产品，海铃计划、IceCube和KM3NeT为了提高位置分辨能力，采用的是多只3吋光电倍增管组成的17吋光学探测单元(DOM)。
光电倍增管主要由光窗、光电阴极、聚焦电极、倍增器以及阳极组成，光通过光窗入射到光电阴极时，光电阴极向真空中激发出光电子，这些光电子按照聚焦电极形成的电场进入倍增器，通过进一步的二次发射得到倍增放大，然后通过阳极进行收集后通过引线系统进行信号输出，目前的光电倍增管主要凸出于电子的增益，而不能对位置进行分辨，尤其是大面积光电倍增管，一般通过后端电子学和高压系统获得位置分辨，相对复杂，成本较高。
发明内容
针对现有技术中光电倍增管存在的技术问题，根据本发明目的的第一方面，提出一种大面积静电聚焦位敏型微通道板型光电倍增管，包括：
玻壳，被构造成一端具有收口结构，所述玻壳的内表面设有光电阴极，所述光电阴极用于将光信号转换为电信号；
可伐盘，连接到所述玻壳的收口结构，使所述玻壳与所述可伐盘之间形成密封空间；
芯柱，密封连接到所述可伐盘的内侧；
位敏阳极，连接到所述芯柱的上方；
微通道板电子倍增系统，处于所述位敏阳极的上方；
聚焦极，连接到所述微通道板电子倍增系统的上方，用于将所述光电阴极射出的电子束聚集到所述微通道板电子倍增系统的输入面；
引线系统，包括多个引线结构，第一端分别连接到光电阴极、聚焦极、微通道板电子倍增系统和位敏阳极，第二端连接到芯柱；
其中，所述微通道板电子倍增系统包括竖直叠加的第一微通道板和第二微通道板，使第一微通道板和第二微通道板的微孔孔道呈V型；
所述位敏阳极包括陶瓷骨架、输出电极和电子收集端，所述电子收集端位于所述陶瓷骨架靠近所述微通道板电子倍增系统一侧的表面，每个所述电子收集端对应一个所述输出电极，所述输出电极用于输出该电子收集端收集的电子信号，多个所述电子收集端相互隔离而形成独立的电子收集单元，所述电子收集端与所述第二微通道板之间的间距为0.16-0.20mm；
其中，每一个所述电子收集单元接收微通道板电子倍增系统输出面的一个特定区域所输出的电子，所述微通道板电子倍增系统的多个特定区域不重合。
优选的，所述陶瓷骨架包括圆形陶瓷板，所述电子收集端包括片状可伐金属层，所述输出电极连接到所述片状可伐金属层，所述圆形陶瓷板向着所述第一微通道板的表面对应电子收集端的区域涂覆第一氧化铜涂层，所述片状可伐金属层向着输出电极的一端涂覆第二氧化铜涂层，所述片状可伐金属层与所述圆形陶瓷板贴合后高温烧结连接。
优选的，所述输出电极为柱状电极，所述圆形陶瓷板上设有供所述柱状电极穿过的圆孔，各个所述第一氧化铜涂层之间的间隙为1mm，使不同的电子收集端之间形成隔离。
优选的，所述微通道板电子倍增系统还包括陶瓷环，所述陶瓷环的内侧设有台阶面，所述第一微通道板和第二微通道板堆叠的放置在所述台阶面，所述陶瓷环在所述台阶面的外侧还设有通孔，连接到所述第一微通道板和第二微通道板的所述引线结构穿过所述通孔，所述聚焦极连接到所述陶瓷环的上端，所述陶瓷环的下端设有金属筒所述金属筒覆盖在所述微通道板电子倍增系统以及位敏阳极的外围。
优选的，所述玻壳为球形、椭球型或三曲面球型结构，其中，定义将所述玻壳上下分隔的平面为赤道平面，处于赤道平面以下的玻壳内表面设有导电铝膜，处于赤道平面以上的玻壳内表面设有光电阴极。
优选的，所述聚焦极为平底圆柱形聚焦极或自动扩张型聚焦极结构。
优选的，所述第一微通道板和第二微通道板的开口面积比大于65％，所述第一微通道板和第二微通道板表面蒸镀氧化镁或氧化铝膜层，所述第一微通道板和第二微通道板绝缘。
优选的，所述引线结构包括片状或丝状电极，包括：
连接到所述导电铝膜的阴极电极；
连接到聚焦极的聚焦极电极；
连接到所述第一微通道板的输入面的MP1输入电极；
连接到所述第一微通道板的输出面的MP1输出电极；
连接到所述第二微通道板的输入面的MP2输入电极；
连接到所述第二微通道板的输出面设有MP2输出电极；
连接到所述输出电极的阳极电极；
连接到所述金属筒的金属筒电极；
所述芯柱包括支撑结构和设置在支撑结构上的多个导电柱，多个导电柱被分为第一区域和第二区域，第一区域被构造成矩形区域，第二区域处于第一区域的周围，处于第一区域中的多个导电柱呈矩阵式分布，处于第二区域内的多个导电柱呈环形分布；
所述阳极电极连接到所述第一区域中的导电柱，所述阴极电极、聚焦极电极、MP1输入电极、MP1输出电极、MP2输入电极、MP2输出电极、金属筒电极连接到所述第二区域中的导电柱。
优选的，位于所述第一区域中的所述导电柱的数量与所述输出电极的数量和位置对应。
优选的，所述玻壳的直径是8吋-20吋。
优选的，所述可伐盘包括上盘和下盘，所述上盘与所述玻壳通过火头密封封接，所述下盘与所述支撑结构通过火头密封封接，所述上盘和下盘之间形成烟封槽，所述烟封槽内填充铟锡合金，所述上盘和下盘铟封封接。
优选的，多个所述电子收集端呈矩阵式分布。
与现有技术相比，本发明提出的大面积静电聚焦位敏型微通道板型光电倍增管的显著优点在于：
本发明采用大尺寸的光电阴极以及双片叠加微通道板和位敏阳极的结构，对光电阴极射出的电子进行倍增和位置分辨，利用微通道板微孔通道的位置敏感性以及阳极设置的多个独立的电子收集端，实现对光电子入射位置的定位，不需要使用多个小尺寸光电倍增管+后端电子学的方式对入射光电子定位，在大面积光电阴极方案下，获得高增益的同时可实现位置分辨能力。
附图说明
附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本发明的各个方面的实施例。
图1是本发明示例性实施例的大面积静电聚焦位敏型微通道板型光电倍增管的结构示意图。
图2是本发明示例性的大面积静电聚焦位敏型微通道板型光电倍增管的剖视图。
图3是本发明示例性的引线系统的结构示意图。
图4是本发明示例性的第一微通道板、第二微通道板和位敏阳极分布的示意图。
图5是本发明示例性的位敏阳极的结构示意图。
图6是本发明示例性的陶瓷骨架的结构示意图。
图7是本发明示例性的电子收集端的结构示意图。
图8是本发明示例性的金属筒的结构示意图。
图9是本发明示例性的聚焦极的结构示意图。
图10是本发明示例性的芯柱的结构示意图。
图11a是本发明示例性的将光电阴极分为多个区域的示意图。
图11b是本发明示例性的位敏阳极分区的示意图。
图12a是示例性的光电子从光电阴极逸出，在电场的作用下，输运到阳极的轨迹图。
图12b是示例性的光电子输运轨迹的俯视图。
图13a是光电阴极第一区域的光电子运动到第一阳极区域的立体图。
图13b是光电阴极第一区域的光电子运动到第一阳极区域的俯视图。
图14a是光电阴极第二区域的光电子运动到第二阳极区域的示意图。
图14b是光电阴极第二区域的光电子运动到第二阳极区域的俯视图。
图15a是光电阴极第二区域的光电子运动到第三阳极区域的示意图。
图15b是光电阴极第二区域的光电子运动到第三阳极区域的俯视图。
图16a是光电阴极第二区域的光电子运动到第四阳极区域的示意图。
图16b是光电阴极第二区域的光电子运动到第四阳极区域的俯视图。
具体实施方式
为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。
结合图1-2所示实施例的大面积静电聚焦位敏型微通道板型光电倍增管，主要包括玻壳10、聚焦极20、微通道板电子倍增系统30、引线系统40、芯柱60、可伐盘70以及位敏阳极80。
作为可选的示例，玻壳10被构造成一端具有收口结构。玻壳10的内表面设有光电阴极12，光电阴极12用于将光信号转换为电信号，可伐盘70连接到玻壳10的收口结构，使玻壳10与可伐盘70之间形成密封空间，其余的结构被封装到玻壳10与可伐盘70之间形成的真空环境中。
可选的，玻壳10为球形、椭球型或三曲面球型结构，玻壳10目的在于承载光电阴极12，并与芯柱60、可伐盘70形成真空密闭结构。
其中，定义将玻壳10上下分隔的平面为赤道平面，处于赤道平面以下的玻壳10内表面设有导电铝膜11，处于赤道平面以上的玻壳10内表面设有光电阴极12，光电阴极12可采样典型的双碱阴极或者多碱阴极，例如主要包含Sb、K、Cs的光电阴极，当光通过玻壳10照射到光电阴极12时，光电阴极12激发出电子，并在电场的作用下向聚焦极20、微通道板电子倍增系统30方向运动。
聚焦极20旨在对激发出的电子进行聚焦，可采样现有技术中的方式和设计，例如包括但不限于平底圆柱形聚焦极或自动扩张型聚焦极结构。
结合图8-9所示，聚焦极20和大尺寸玻壳10形成静电聚焦系统。
可选的，玻壳10的直径是8吋-20吋。
结合图示的示例，芯柱60密封连接到可伐盘70的内侧，位敏阳极80连接到芯柱60的上方。
微通道板电子倍增系统30处于位敏阳极80的上方，聚焦极20连接到微通道板电子倍增系统30的上方，用于将光电阴极12射出的电子束聚集到微通道板电子倍增系统30的输入面。
聚焦极20可提高位敏阳极80对电子的收集效率，使光电阴极12产生的电子更多地被聚集到微通道板电子倍增系统30的输入面，以保证位置分辨和增益能力。
进一步的，结合图3所示，引线系统40包括多个引线结构，第一端分别连接到光电阴极12、聚焦极20、微通道板电子倍增系统30和位敏阳极80，第二端连接到芯柱60，引线系统40用于为聚焦极、微通道板电子倍增系统30、电子收集端和输出电极施加电压。
微通道板电子倍增系统30，主要由微通道板构成电子倍增器，实现对输入电子的高增益输出。结合图3-4所示的示例中，微通道板电子倍增系统30采样双微通道板叠加设计的方式，包括竖直叠加的第一微通道板31和第二微通道板32，使第一微通道板31和第二微通道板32的微孔孔道呈V型。
可选的，第一微通道板31和第二微通道板32的采用大开口面积比的设计，尤其是选用开口面积比大于65％的微通道板。第一微通道板31和第二微通道板32表面蒸镀氧化镁或氧化铝膜层，第一微通道板31和第二微通道板32之间绝缘。
其中，第一微通道板31和第二微通道板32表面蒸镀氧化镁或氧化铝等高二次电子发射材料的膜层，定义靠近聚焦极一侧的微通道板为第一微通道板31，另一个为第二微通道板32。
结合图5、6的示例，位敏阳极80包括陶瓷骨架81、输出电极82和电子收集端83，电子收集端83位于陶瓷骨架81靠近微通道板电子倍增系统30一侧的表面，每个电子收集端83对应一个输出电极82，输出电极82用于输出该电子收集端83收集的电子信号，多个电子收集端83相互隔离而形成独立的电子收集单元，电子收集端83与第二微通道板32之间的间距为0.16-0.20mm。
其中，每一个电子收集单元接收微通道板电子倍增系统30输出面的一个特定区域所输出的电子，微通道板电子倍增系统30的多个特定区域不重合。
优选的，多个电子收集端呈矩阵式分布。
如此，通过微通道板微孔的位置分辨特性，能将光电阴极12特定区域射出的电子进行定位，并且阳极设有多个独立的电子收集端，其中，电子收集端所对应的输出电极所输出的电信号能反应该区域所对应的微通道板输出的电子信号，而微通道板能反应光电阴极12特定区域射出的电子，因此实现输出电信号对输入光信号的位置分辨能力。
作为可选的示例，陶瓷骨架81包括圆形陶瓷板，电子收集端83包括片状可伐金属层，输出电极82连接到片状可伐金属层。
其中，圆形陶瓷板向着第一微通道板31的表面对应电子收集端83的区域涂覆第一氧化铜涂层811，片状可伐金属层向着输出电极82的一端涂覆第二氧化铜涂层831，片状可伐金属层与圆形陶瓷板贴合后高温烧结连接。
输出电极82为柱状电极，圆形陶瓷板上设有供柱状电极穿过的圆孔812，各个第一氧化铜涂层811之间的间隙为1mm，使不同的电子收集端83之间形成隔离。如此形成的各个电子收集端之间相互隔离，分辨率高。
结合图6所示，在具体的实施例中，位敏阳极80的制作过程包括：
首先制作圆形陶瓷板，圆形陶瓷板上设有穿孔812，并在图示区域涂抹第一氧化铜涂层811；再制作阳极单元，图7所示，其中阳极单元的形状与图6中各个区域对应相同，在图7所示阳极单元背面同样涂覆第二氧化铜涂层831；结合图6、7所示的示例，将16个图7所示的阳极单元对应地对接到图6中对应的位置，使输出电极82穿过穿孔812，通过高温烧结工艺将其烧结到一起，形成图5所示的16阳极主体结构。各电子收集端之间通过存在1mm的间隙84，形成隔离结构。
作为可选的示例，微通道板电子倍增系统30还包括陶瓷环33，陶瓷环33的内侧设有台阶面，第一微通道板31和第二微通道板32堆叠的放置在台阶面，陶瓷环33在台阶面的外侧还设有通孔，连接到第一微通道板31和第二微通道板32的引线结构穿过通孔，聚焦极20连接到陶瓷环33的上端，陶瓷环33的下端设有金属筒50金属筒50覆盖在微通道板电子倍增系统30以及位敏阳极80的外围。
结合图4所示的示例，第一微通道板31和第二微通道板32的上下端面均分布有电极片，分别构成第一微通道板31和第二微通道板32的输入和输出电极，电极片穿过陶瓷环33，从陶瓷环的通孔中向下延伸，每个电极所分布的角度不同，使相互之间隔离。
作为可选的示例，金属筒50在引线系统40、微通道板电子倍增系统30以及位敏阳极80的外围，起到保护和屏蔽的作用。
可伐盘70包括上盘71和下盘72，上盘71与玻壳10通过火头密封封接，下盘72与支撑结构通过火头密封封接，上盘71和下盘72之间形成烟封槽，烟封槽内填充铟锡合金，上盘71和下盘72铟封封接。如此，通过由上到下的装配方式完成光电倍增管的密封封接。
在可选的实施例中，引线结构包括：连接到导电铝膜11的阴极电极；连接到聚焦极20的聚焦极电极；连接到第一微通道板31的输入面的MP1输入电极；连接到第一微通道板31的输出面的MP1输出电极；连接到第二微通道板32的输入面的MP2输入电极；连接到第二微通道板32的输出面设有MP2输出电极；连接到输出电极的阳极电极；以及连接到金属筒50的金属筒电极。
具体的，引线结构包括片状或丝状电极，通过焊接的方式与各个结构连接。
结合图10所示，芯柱60包括支撑结构和设置在支撑结构上的多个导电柱，多个导电柱被分为第一区域和第二区域，第一区域被构造成矩形区域，第二区域处于第一区域的周围，处于第一区域中的多个导电柱呈矩阵式分布，处于第二区域内的多个导电柱呈环形分布；
阳极电极连接到第一区域中的导电柱，阴极电极、聚焦极电极、MP1输入电极、MP1输出电极、MP2输入电极、MP2输出电极、金属筒电极连接到第二区域中的导电柱。
在可选的实施例中，导电柱和各个电极之间使用镍丝钎焊连接到一起。
在图10所示中，阳极电极68设置成4*4的矩阵式分布，应当理解的，阳极陶瓷骨架表面的电子收集端也设置成4*4的矩阵式分布，其根据阳极电极68中导电柱的数量而确定。
结合图10所示，聚焦极电极61、金属筒电极62、MP1输入电极63、阴极电极64、MP1输出电极65、吸气剂电极a66、吸气剂电极b67、MP2输入电极69、MP2输出电极610分布在阳极电极68的外周。
结合图11a所示，将光电倍增管的光电阴极12分为三层，每层四个区域一共12个区域，以顶层的四个区域为例，图示为1、2、3、4号区域。图11b为微通道板电子倍增系统30所划分的四个区域，每个区域与1、2、3、4号区域一一对应。
结合图12a和12b所示，图示为光电子从光阴极逸出，在电场的作用下，输运到阳极的轨迹图，每条蓝线为一个光电子的输运轨迹，共计10000条光电子的输运轨迹。
本发明利用微通道板微米级微孔的位置敏感性和具有独立电子收集端的位敏阳极，实现对光电子入射位置的定位，模拟了图11a顶部第一层的1-4粒子源，具体模拟结果如下：
结合图13a和13b所示，顶部1号区域的1/4粒子源，其输运到阳极上的1/4区域(1号区域)的位置，两个位置之间存在对应关系，若从这个阳极区域输出的光电子，那么可以推算出是从顶部区域相应的位置输入的；
结合图14a和14b所示，顶部2号区域的1/4粒子源，其输运到阳极上的1/4区域(2号区域)的位置，两个位置之间存在对应关系，若从这个阳极区域输出的光电子，那么可以推算出是从顶部区域相应的位置输入的；
结合图15a和15b所示，顶部3号区域的1/4粒子源，其输运到阳极上的1/4区域(3号区域)的位置，两个位置之间存在对应关系，若从这个阳极区域输出的光电子，那么可以推算出是从顶部区域相应的位置输入的；
结合图16a和16b所示，顶部4号区域的1/4粒子源，其输运到阳极上的1/4区域(4号区域)的位置，两个位置之间存在对应关系，若从这个阳极区域输出的光电子，那么可以推算出是从顶部区域相应的位置输入的。
结合以上实施例，通过每个阳极读出的信号，对应着光电阴极面上不同区域的入射信号，从而可以实现大面积位敏特性。应当理解的，通过对位敏阳极区域的更多独立区域的划分，可以提高大面积位置敏感的精度。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
Claims (10)
1.一种大面积静电聚焦位敏型微通道板型光电倍增管，其特征在于，包括：
玻壳(10)，被构造成一端具有收口结构，所述玻壳(10)的内表面设有光电阴极(12)，所述光电阴极(12)用于将光信号转换为电信号；
可伐盘(70)，连接到所述玻壳(10)的收口结构，使所述玻壳(10)与所述可伐盘(70)之间形成密封空间；
芯柱(60)，密封连接到所述可伐盘(70)的内侧；
位敏阳极(80)，连接到所述芯柱(60)的上方；
微通道板电子倍增系统(30)，处于所述位敏阳极(80)的上方；
聚焦极(20)，连接到所述微通道板电子倍增系统(30)的上方，用于将所述光电阴极(12)射出的电子束聚集到所述微通道板电子倍增系统(30)的输入面；
引线系统(40)，包括多个引线结构，第一端分别连接到光电阴极(12)、聚焦极(20)、微通道板电子倍增系统(30)和位敏阳极(80)，第二端连接到芯柱(60)；
其中，所述微通道板电子倍增系统(30)包括竖直叠加的第一微通道板(31)和第二微通道板(32)，使第一微通道板(31)和第二微通道板(32)的微孔孔道呈V型；
所述位敏阳极(80)包括陶瓷骨架(81)、输出电极(82)和电子收集端(83)，所述电子收集端(83)位于所述陶瓷骨架(81)靠近所述微通道板电子倍增系统(30)一侧的表面，每个所述电子收集端(83)对应一个所述输出电极(82)，所述输出电极(82)用于输出该电子收集端(83)收集的电子信号，多个所述电子收集端(83)相互隔离而形成独立的电子收集单元，所述电子收集端(83)与所述第二微通道板(32)之间的间距为0.16-0.20mm；
其中，每一个所述电子收集单元接收微通道板电子倍增系统(30)输出面的一个特定区域所输出的电子，所述微通道板电子倍增系统(30)的多个特定区域不重合。
2.根据权利要求1所述的大面积静电聚焦位敏型微通道板型光电倍增管，其特征在于，所述陶瓷骨架(81)包括圆形陶瓷板，所述电子收集端(83)包括片状可伐金属层，所述输出电极(82)连接到所述片状可伐金属层；
所述圆形陶瓷板向着所述第一微通道板(31)的表面对应电子收集端(83)的区域涂覆第一氧化铜涂层(811)；
所述片状可伐金属层向着输出电极(82)的一端涂覆第二氧化铜涂层(831)；
所述片状可伐金属层与所述圆形陶瓷板贴合后高温烧结连接。
3.根据权利要求2所述的大面积静电聚焦位敏型微通道板型光电倍增管，其特征在于，所述输出电极(82)为柱状电极，所述圆形陶瓷板上设有供所述柱状电极穿过的圆孔(812)，各个所述第一氧化铜涂层(811)之间的间隙为1mm，使不同的电子收集端(83)之间形成隔离。
4.根据权利要求1所述的大面积静电聚焦位敏型微通道板型光电倍增管，其特征在于，所述微通道板电子倍增系统(30)还包括陶瓷环(33)，所述陶瓷环(33)的内侧设有台阶面，所述第一微通道板(31)和第二微通道板(32)堆叠的放置在所述台阶面，所述陶瓷环(33)在所述台阶面的外侧还设有通孔，连接到所述第一微通道板(31)和第二微通道板(32)的所述引线结构穿过所述通孔，所述聚焦极(20)连接到所述陶瓷环(33)的上端，所述陶瓷环(33)的下端设有金属筒(50)所述金属筒(50)覆盖在所述微通道板电子倍增系统(30)以及位敏阳极(80)的外围。
5.根据权利要求1所述的大面积静电聚焦位敏型微通道板型光电倍增管，其特征在于，所述玻壳(10)为球形、椭球型或三曲面球型结构，其中，定义将所述玻壳(10)上下分隔的平面为赤道平面，处于赤道平面以下的玻壳(10)内表面设有导电铝膜(11)，处于赤道平面以上的玻壳(10)内表面设有光电阴极(12)。
6.根据权利要求1所述的大面积静电聚焦位敏型微通道板型光电倍增管，其特征在于，所述第一微通道板(31)和第二微通道板(32)的开口面积比大于65％，所述第一微通道板(31)和第二微通道板(32)表面蒸镀氧化镁或氧化铝膜层，所述第一微通道板(31)和第二微通道板(32)绝缘。
7.根据权利要求4所述的大面积静电聚焦位敏型微通道板型光电倍增管，其特征在于，所述引线结构包括片状或丝状电极，包括：
连接到所述导电铝膜(11)的阴极电极；
连接到聚焦极(20)的聚焦极电极；
连接到所述第一微通道板(31)的输入面的MP1输入电极；
连接到所述第一微通道板(31)的输出面的MP1输出电极；
连接到所述第二微通道板(32)的输入面的MP2输入电极；
连接到所述第二微通道板(32)的输出面设有MP2输出电极；
连接到所述输出电极的阳极电极；
连接到所述金属筒(50)的金属筒电极；
所述芯柱(60)包括支撑结构和设置在支撑结构上的多个导电柱，多个导电柱被分为第一区域和第二区域，第一区域被构造成矩形区域，第二区域处于第一区域的周围，处于第一区域中的多个导电柱呈矩阵式分布，处于第二区域内的多个导电柱呈环形分布；
所述阳极电极连接到所述第一区域中的导电柱，所述阴极电极、聚焦极电极、MP1输入电极、MP1输出电极、MP2输入电极、MP2输出电极、金属筒电极连接到所述第二区域中的导电柱。
8.根据权利要求7所述的大面积静电聚焦位敏型微通道板型光电倍增管，其特征在于，位于所述第一区域中的所述导电柱的数量与所述输出电极的数量和位置对应。
9.根据权利要求7所述的大面积静电聚焦位敏型微通道板型光电倍增管，其特征在于，所述可伐盘(70)包括上盘(71)和下盘(72)，所述上盘(71)与所述玻壳(10)通过火头密封封接，所述下盘(72)与所述支撑结构通过火头密封封接，所述上盘(71)和下盘(72)之间形成烟封槽，所述烟封槽内填充铟锡合金，所述上盘(71)和下盘(72)铟封封接。
10.根据权利要求1-9中的任意一项所述的大面积静电聚焦位敏型微通道板型光电倍增管，其特征在于，多个所述电子收集端呈矩阵式分布。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311096118.4A CN117059467A (zh) | 2023-08-29 | 2023-08-29 | 大面积静电聚焦位敏型微通道板型光电倍增管 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311096118.4A CN117059467A (zh) | 2023-08-29 | 2023-08-29 | 大面积静电聚焦位敏型微通道板型光电倍增管 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117059467A true CN117059467A (zh) | 2023-11-14 |
Family
ID=88660564
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311096118.4A Pending CN117059467A (zh) | 2023-08-29 | 2023-08-29 | 大面积静电聚焦位敏型微通道板型光电倍增管 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117059467A (zh) |
-
2023
- 2023-08-29 CN CN202311096118.4A patent/CN117059467A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wiza | Microchannel plate detectors | |
| JP4608572B2 (ja) | 蛍光体 | |
| CN103915311B (zh) | 一种静电聚焦微通道板光电倍增管 | |
| EP2442350B1 (en) | Photomultiplier tube | |
| EP0565247A1 (en) | Photo-multiplier tube having a metal side wall | |
| US8507838B2 (en) | Microstructure photomultiplier assembly | |
| CN110828276B (zh) | 一种拥有混合电子倍增系统的大面积光电倍增管 | |
| Minot et al. | Pilot production & commercialization of LAPPD™ | |
| CN107091851B (zh) | 大面积x射线气体探测器 | |
| US20240272316A1 (en) | Gas detector fabrication method, gas detector, and ray detection device | |
| CN107389187A (zh) | 位敏阳极探测器及其制作方法 | |
| JP2010103097A (ja) | 電子管 | |
| JP6535250B2 (ja) | 荷電粒子検出器およびその制御方法 | |
| JPS6238646B2 (zh) | ||
| JPH05144410A (ja) | セラミツク製電子増倍構造体、光電子増倍管、およびその製法 | |
| US3183390A (en) | Photomultiplier | |
| CN117059467A (zh) | 大面积静电聚焦位敏型微通道板型光电倍增管 | |
| CN114207478A (zh) | 包括透射二次电子发射装置的检测器 | |
| CN111883413B (zh) | 近贴型大开口面积比微通道板型光电倍增管 | |
| JP6860369B2 (ja) | 比例計数管及び中性子撮像システム | |
| US11194059B2 (en) | Methods of fabricating vacuum housings with hermetic solder seals using capillary solder wicks | |
| Xie et al. | Fast-timing microchannel plate photodetectors: Design, fabrication, and characterization | |
| US3676674A (en) | Apparatus for ionization analysis | |
| JP3312771B2 (ja) | 電子増倍管 | |
| CN206516606U (zh) | 一种电极引线单元及真空光电器件 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |