CN2679854Y - 微型通道光子倍增管 - Google Patents
微型通道光子倍增管 Download PDFInfo
- Publication number
- CN2679854Y CN2679854Y CN200420020808.8U CN200420020808U CN2679854Y CN 2679854 Y CN2679854 Y CN 2679854Y CN 200420020808 U CN200420020808 U CN 200420020808U CN 2679854 Y CN2679854 Y CN 2679854Y
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- multiplier tube
- photon
- output
- passage
- layer
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 16
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims abstract description 11
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 11
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 claims description 6
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 5
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 2
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 claims description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 6
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 6
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 4
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 4
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 3
- 239000003708 ampul Substances 0.000 description 3
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000005622 photoelectricity Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000008676 import Effects 0.000 description 1
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011630 iodine Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Abstract
本实用新型属光子和离子探测技术领域,具体涉及一种微型通道光子倍增管。由通道倍增管、输入单元、输出单元组成,通道倍增管由底层、半传导层、二氧化硅层、放射层组成,在倍增管的两端涂覆有传导材料层,使用本实用新型时,当有光子从输入光纤传入,经过放大后的光电子讯号就从阳极输出,同时完成光电转换和讯号放大的功能。本实用新型构思新颖,结构简单,成本低廉。
Description
技术领域
本实用新型属光子和离子探测技术领域,具体涉及一种微型通道光子倍增管。
背景技术
目前,越来越多的光信号采用光纤或者光导作为传输的载体,比如在通信、光纤传感器以及化学分析集成芯片等场合,这种趋势越来越明显。由于有着高增益(高达107)以及范围广泛的光谱响应(从软X射线到IR),因此,实现所有条件下弱光信号的精确探测是非常必要的。传统的光子倍增管(PMT)通常都被用于检测微弱的光信号,但是,传统的光子倍增管具有体积大以及易破碎的缺点,因此在很多应用领域中都受到了限制,例如电信的户外模块、化学分析集成片(laboratory-on-a-chip)探测器等等。当前,光子倍增管的小型化研究已经取得了长足的发展,主要包括:T-4(日本滨凇光电Hamamatzu Photonics出品)、具有更高增益及更稳定特性的CPM系列(美国柏金爱尔默光电Perkin Elmer Opto出品)。但是这些产品的体积较大。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种结构简单、体积较小的微型通道光子倍增管。
本实用新型提出的一种微型通道光子倍增管,由通道倍增管1、输入单元、输出单元组成(如图1所示),其中,通道倍增管1为一圆柱形的管子,中间开有圆柱形的通孔,两端开有圆台形的孔,圆柱形的通孔与圆台形的孔贯通,用于传递光子或光纤,通道倍增管1分为四层,从外到里依次由底层2、半传导层3、二氧化硅层4、放射层5组成(如图3所示),倍增管1的两端涂覆有传导材料层6,通道倍增管的一端与输入单元相连,输入单元为光纤或光引导器,输入单元与通道倍增管相连的顶端处涂有光电阴极,通道倍增管的另一端与输出单元相连。
本实用新型中,通道倍增管的内径(ID)为5μm--2000μm,外径(OD)为50μm--3000μm,半传导层的厚度为1000-3000nm,二氧化硅层的厚度为100-300nm,放射层的厚度为10-30nm。
本实用新型中,微型通道光子倍增管的长度与内径的比值为1-1000。
本实用新型中,光纤或光引导器的顶端与光电阴极之间涂有传导层(如图2所示),传导层用于产生加速电场。
本实用新型中,输出单元为电子信号输出或光子信号输出。
本实用新型中,输出单元采用电子信号输出,输出的倍增信号是电子的,输出单元为一连接有金属丝的金属片,金属丝同倍增管壁之间是相互绝缘的。
本实用新型中,输出单元采用光子模式输出,输出的倍增信号是光子的,输出单元为顶端涂覆有电光转换材料层的光纤或光波导。
本实用新型中,电光转换材料层为量子点、荧光物、磷光材料之一种。
本实用新型中,底层材料为玻璃、融熔硅玻璃、陶以及硅树脂之一种。
本实用新型中,光电阴极材料可采用像双碱,多碱,铯-碲,铯-碘等等的这些光电阴极材料等等,究竟要选哪种涂敷材料取决于设备的工作波长,一般来可采用通过阴极真空喷镀、化学蒸馏沉淀或者化学涂敷等方法来完成输入单元光电阴极的涂敷。也可以在涂上光电阴极材料之前先在光纤/光引导器上涂上一层半透明的传导材料,这个传导层用于产生加速电场,从而产生光电子的原始的加速度。
本实用新型中,在微型通道光子倍增管中有两种输出模式:电子输出和光子输出。在电子信号模式中,输出的倍增信号是电子的,输出端(阳极)是一个连接有金属丝的金属片,金属丝同倍增管壁之间是相互绝缘的。而在光子模式中,输出的倍增信号是光子的,输出端是有着已涂敷顶端的光纤/光导。涂覆材料可以是量子点(Quantum Dot),荧光物,或者磷光材料。
本实用新型中,不论是倍增管、光电阴极、阳极还是转换材料,它们必须都放在一个真空的环境中(约10-5tor)才能正常工作。要想达到真空的环境,必须将倍增管的两头都封起来(如图1所示),或者套上一个大管子(如图2所示)。装置的尺寸大小是由倍增管的大小所决定的,一般说来,它的外径在50μm-5000μm之间,长度在2mm-50mm范围内。
本实用新型的工作过程如下:将本装置置于真空的环境中(约10-5tor),当一个从输入光纤出来的光子碰到光电阴极时,对于阴极材料来说,这个光子恰好处于适当的能量范围内,那么光电子就产生了。光电子以更快的加速度碰撞倍增管壁,从而产生了二级电子。这些二级电子由于电场的作用被加速从而不断撞击倍增管壁,这样产生的二级电子就越来越多。这样的过程在不断重复着,直到电子撞击到了阳极,或者离开了倍增管,这一过程才会完成。对于每个光电子来说,所产生的输出电子数大约是103到108,二级电子的数目取决于加速度电压以及倍增管的长度与直径的比率。如果这些电子都被阳极吸收了,那么输出信号就是电子信号,如果这些电子撞到了一个涂有磷光材料、涂覆材料可以是量子点(Quantum Dot),荧光物的区域,那么输出信号就是带有波长、持续性以及强度特征的光信号,这些光信号通过电子脉冲和转换材料体现出来。光子均同输出光纤(或者光导)相连接。
本装置可在其他模拟模式或者光子计数模式中继续工作。在模拟模式中,信号的输出同输入光的强度是成正比的。在光子计数模式中,输出的信号通常是一个光电子脉冲。倍增管两头应用的高电压是确定设备工作模式两个影响因素之一。在较高的电压范围内,设备以光子计数模式工作,如果电压较低,那么装置会以模拟模式工作。一般说来,电压控制在50V到7000V之间。
本实用新型构思新颖,结构简单,成本低廉。
附图说明
图1为本实用新型的结构图示。
图2为本实用新型的另一结构图示。
图3为通道倍增管的分层结构图示。
图4为本实用新型作为光转换器/放大器的结构图示。
图中标号:1为通道倍增管,2为底层,3为半传导层,4为二氧化硅层,5为放射层,6为传导材料层,7为光纤/光引导器,8为输出单元,9为光电阴极,10为光电阳极,11为传导层。
具体实施方式
下面结构附图进一步说明本实用新型。
实施例1,用一根3mm长的石英玻璃管,其外径为380μm,内径为20μm。在其内径上用真空喷镀上1000nm的半导电层,200nm的二氧化硅绝缘层以及20nm的二次电子发射层。用一根直径100μm的多模光纤作为输入端。在其端面上真空喷镀上双碱阴极材料,镀层厚度为50nm。阳极为钨丝,其直径为300μm。包括石英,玻璃管,阴极和阳极都封在一个外直径为1.5mm,内直径为400μm,长为5mm的石英管内,石英管两端用树脂封上,并将内部抽为真空,真空度为10-5托。当把负800V的高压加在内石英管的两端时,这个装置就起到光电信增管的作用。若有光子从输入光纤传入,经过放大后的光电子讯号就从阳极输出。同时完成光电转换和讯号放大的功能。
Claims (9)
1、一种微型通道光子倍增管,其特征在于由通道倍增管(1)、输入单元、输出单元(8)组成,其中,通道倍增管(1)为一圆柱形的管子,中间开有圆柱形的通孔,两端开有圆台形的孔,圆柱形的通孔与圆台形的孔贯通,用于传递光子或光纤,通道倍增管(1)分为四层,从外到里依次由底层(2)、半传导层(3)、二氧化硅层(4)、放射层(5)组成,倍增管(1)的两端涂覆有传导材料层(6),通道倍增管的一端与输入单元相连,输入单元为光纤或光引导器,输入单元与通道倍增管相连的顶端处涂有光电阴极(9),通道倍增管的另一端与输出单元(8)相连。
2、根据权利要求1所述的微型通道光子倍增管,其特征在于通道倍增管(1)的内径为5μm--2000μm,外径为50μm--3000μm,半传导层(3)的厚度为1000-3000nm,二氧化硅层(4)的厚度为100-300nm,放射层(5)的厚度为10-30nm。
3、根据权利要求1所述的微型通道光子倍增管,其特征在于通道倍增管(1)的长度与内径的比值为1--1000。
4、根据权利要求1所述的微型通道光子倍增管,其特征在于光纤或光引导器的顶端与光电阴极(9)之间涂有传导层(11)。
5、根据权利要求1所述的微型通道光子倍增管,其特征在于输出单元(8)为电子信号输出或光子信号输出。
6、根据权利要求5所述的微型通道光子倍增管,其特征在于输出单元(8)采用电子信号输出,输出的倍增信号是电子的,输出单元为一连接有金属丝的金属片,金属丝同倍增管壁之间是相互绝缘的。
7、根据权利要求5所述的微型通道光子倍增管,其特征在于输出单元采用光子模式输出,输出的倍增信号是光子的,输出单元为已涂敷传导材料层的光纤或光引导器。
8、根据权利要求1所述的微型通道光子倍增管,其特征在于传导材料层为量子点、荧光物、磷光材料之一种。
9、根据权利要求1所述的微型通道光子倍增管,其特征在于底层材料为玻璃、融熔硅玻璃、陶以及硅树脂之一种。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN200420020808.8U CN2679854Y (zh) | 2004-03-02 | 2004-03-02 | 微型通道光子倍增管 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN200420020808.8U CN2679854Y (zh) | 2004-03-02 | 2004-03-02 | 微型通道光子倍增管 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN2679854Y true CN2679854Y (zh) | 2005-02-16 |
Family
ID=34583327
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN200420020808.8U Expired - Fee Related CN2679854Y (zh) | 2004-03-02 | 2004-03-02 | 微型通道光子倍增管 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN2679854Y (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108139324A (zh) * | 2015-09-25 | 2018-06-08 | 优志旺电机株式会社 | 光学测定器 |
-
2004
- 2004-03-02 CN CN200420020808.8U patent/CN2679854Y/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108139324A (zh) * | 2015-09-25 | 2018-06-08 | 优志旺电机株式会社 | 光学测定器 |
CN108139324B (zh) * | 2015-09-25 | 2021-02-02 | 优志旺电机株式会社 | 光学测定器 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN1307432C (zh) | 电子束检测器、扫描型电子显微镜、质量分析装置及离子检测器 | |
CN1155043C (zh) | 毛细管电极放电等离子体显示板装置及其制造方法 | |
CN101924007B (zh) | 一种光电倍增管 | |
WO1998019341A1 (en) | Microdynode integrated electron multiplier | |
CA2684811C (en) | Microstructure photomultiplier assembly | |
NL1037989C2 (en) | An electron multiplying structure for use in a vacuum tube using electron multiplying as well as a vacuum tube using electron multiplying provided with such an electron multiplying structure. | |
CN110828276B (zh) | 一种拥有混合电子倍增系统的大面积光电倍增管 | |
CN103091073A (zh) | 一种多路光电倍增管的增益值相对测量法 | |
CN2679854Y (zh) | 微型通道光子倍增管 | |
CN101208768B (zh) | 光电子倍增器 | |
WO2015150765A1 (en) | Ultraviolet light detection | |
EP0842545A1 (en) | Photodetector involving a mosfet having a floating gate | |
CN109273345B (zh) | 非接触物体表面电荷光电倍增管放大器 | |
US4868380A (en) | Optical waveguide photocathode | |
JPH10283978A (ja) | 電子検出器 | |
CN204905211U (zh) | 光电信号转换装置 | |
EP0515205A1 (en) | Radiation detecting device insensitive to high magnetic fields | |
KR20080062343A (ko) | 플라즈마 디스플레이 패널 기반의 디지털 방사선 검출기 및그 제어방법 | |
CN101478645B (zh) | 一种基于半导体层的电荷感应成像方法 | |
CN205944033U (zh) | 一种混合型光电倍增器 | |
US4147929A (en) | Optical photoemissive detector and photomultiplier | |
CN221406051U (zh) | 一种用于直流特高压测量的真空管装置 | |
Eschard et al. | The production of electron-multiplier channel plates | |
CN200979870Y (zh) | 一种大面积弱光探测器 | |
CN114093742B (zh) | 光敏传感器及其制备工艺 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
C19 | Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |