[实用新型]体电导微通道板

说明书

技术领域

本实用新型属于半导体电子倍增器件技术领域，具体涉及一种体电导微通道板。

背景技术

微通道板（英文名称为：Microchannel Plate，缩写为：MCP）是由玻璃纤维制成的光电倍增原件，在微通道板的两侧施加一定的电压后，便会在微通道中产生轴向电场，从而使每个进入通道即微通道的电子或光子在通道壁碰撞并产生二次电子，二次电子在轴向电场的作用下不断加速，再与通道壁碰撞产生更多的新的二次电子，从而随着该过程的反复进行而在输出端产生电子增益而藉以使信号增强，可将微弱电子图像或信号均匀放大到10000倍以上。MCP对一切种类的带能粒子和光子都有增益效应，而且具有良好的信号二维空间分辨率和时间分辨率特性，目前微通道板的应用已从微光夜视仪拓展到高速示波器、高速摄影、高速开关、高速光电倍增管、各种带能粒子探测器等领域，特别是在空间技术、高能核物理和激光武器等方面获得了越来越广泛的应用。

就已有技术中的微通道板的材料而言：通常用铅硅酸盐玻璃制成（如CN101913765A“用于制造微通道板玻璃基体的玻璃”），它存在以下缺点：其一，由于这种玻璃本身是绝缘体并不导电，必须在氢气中加热还原处理，在微通道表面形成导电层，以运送电子流来补充通道壁表面由于电子撞击不断向外发射的“二次电子”。在高温下被氢气还原的管壁表层的化学组成与内部显著不同而造成微通道板应力变形，并且在随后的研磨抛光过程中容易碎裂。其二，由于管壁表面的玻璃还原层的化学活性较高，因此性能很不稳定，于是微通道板在工作中，电流只能从很薄的表面导电层通过，导电截面很小而电流密度很大，引起表面过热，从而加剧了表层老化和缩短使用寿命；其三，玻璃所使用的原料在玻璃熔化过程中释放出CO₂、O₂、NO₂和H₂O等气体，由于所有这些气体都会部分残留在制成的玻璃内，并且在微通道板工作中不断以正离子形式释放到通道内，因而使输出信号的噪声增加。特别是在高温氢还原处理后，玻璃表层含有大量的氢和氢氧基团，在微通道板工作时释放出H₂和H₂O的正离子。

就已有技术中的微通道板的物理机理而言：由于噪声大和容易老化，工作电压不能太高（仅为800-1000伏），使增益受到限制（增益为10³-10⁴）；如果试图以提高电压来加大增益，则一方面造成噪声增加而影响信号，另一方面加快即促使微通道板老化缩短工作寿命。

就已有技术中的微通道板的结构而言：由于性能上的不足造成结构上（以及工艺上）不够理想。原因之一，由于采用铅硅酸盐玻璃制成，因此如果将其用于极紫外单光子计数探测器例如用于制造嫦娥卫星对地球大气电离层辐射信号的探测照相机，则需在真空中对微通道板长时间加热除气，并且对微通道板的工作通道进行多次电子冲刷，以降低噪声、提高对宇宙微弱信号的信噪比，尤其需要将至少两片（两枚）微通道板叠加使用；而之所以需要将两枚或以上的微通道板叠加使用，是因为单枚微通道的长径比较小，通常在1∶40左右（直径与长度之比为1∶40）从而难以满足探测极微弱信号诸如单光子计数装置所需的增益10⁶或更高的要求，而实践证明将两枚或以上的已有技术微通道板叠加并且在电压串联下工作（为了提高增益）会产生以下弊端：除了微通道板本身噪声较高外，信号电子在叠加而形成的微通道之间的间隙中会因散射而引起附加噪声，影响到信号接受和获得图像的清晰度。之二，由于已有技术中的微通道板在应用于第三代微光夜视仪时必须有正离子阻隔模，而正离子阻隔膜会阻隔信号电子进入微通道并且在薄膜表面发生散射，使信噪比受到影响，（即增益减小而噪声增大）；要免去正离子阻隔膜（即第四代微光夜视仪）就要求在微通道板工作中不会在通道内产生气体正离子，需要改进已有技术的微通道板的性能。

鉴于上述已有技术，本申请人作持久而有益的探索，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。

发明内容