[实用新型]一种适用于微通道板探测器的交叉位敏阳极以及探测系统

说明书

技术领域

本实用新型属于多阳极探测技术领域，具体涉及一种适用于微通道板探测器的位敏阳极以及采用该位敏阳极的探测系统。

背景技术

国际上紫外探测方式主要有紫外光度计（photometer）、紫外分光计（spectrometer）、紫外摄谱仪（Spectrograph）、紫外成像仪（Imaging）等，覆盖极紫外、远紫外、中紫外到近紫外波段。通常采用宽禁带半导体GaN、SiC、ZnO、金刚石薄膜和AlGaN探测器、紫外CCD（UVCCD）、紫外增强型CCD（UV-ICCD）、微通道板阳极探测器（如多阳极阵列探测器，MAMA,Multi-Anode Microchannel Array)、楔条型阳极探测器（WSA，Wedge and Strip Anode）、延迟线探测器（Delay Line）、交叉延迟线探测器（Cross Delay Line Detector）、游标阳极探测器（Vernier Anode）、电子轰击CCD（EBCCD））等多种方式进行紫外探测，但宽禁带GaN、SiC、ZnO、金刚石薄膜和AlGaN等紫外探测器目前技术不成熟；另外，在紫外空间天文探测方面，被研究的目标在可见光范围通常要比紫外波段亮4～8个数量级，因此使用紫外CCD进行探测时，需要用窄带滤光片，这样就大幅降低了量子效率。微通道板阳探测器利用“日盲”紫外光电阴极，量子效率相对比较高，工作于光子计数模式，可实现无噪声模式的空间极微弱紫外目标的探测，因而是目前国际上空间紫外探测应用最多、最成熟、最可靠的探测方式之一。

微通道板阳极探测器主要由以下几部分组成：量子化效率较高的紫外光电阴极（如CsI,Cs2Te,AlGaN等），微通道板，阳极。微通道板具有增益倍数大，噪音小，空间分辨率高，计数率高等优良性能，阳极一般采用电荷分割原理来进行探测。微通道板阳极探测器主要有如WSA,Delay-line,cross-strip。

WSA探测器阳极本身结构特点，使得W、S、Z三个电极间交叉耦合系数比较大，电极间电容达到几百皮法（pF），因此该探测器空间分辨率和时间分辨率有限，国际报道WSA探测器的空间分辨率只能达到40微米的极限水平，而最大计数率只能达到100k左右。此外，WSA探测器有效面积与分辨率呈现一定的矛盾关系，因为WSA阳极探测器的电极周期宽度一般为1～1.5mm,当有效面积要求较大的时候，那么周期数就要求变多，这样只能牺牲电极间的面积线性变化率来实现，从而导致探测器尺寸变大，将减小探测器的灵敏度。因此，在要求空间分辨率比较高和光子流量较大的成像探测和光谱探测领域，WSA探测器就显得力不从心了，因此发展更高分辨率的紫外光子计数成像探测器的重要性则不言而喻。

Delay Line探测器本身结构特点，即多个输出电极的连接在同一块芯片上，采用较高的介电系数和蛇形电路来减小信号脉冲的传输速度，使得所有输出电极的电荷信号产生延迟，信号处理的实时性较差。

实用新型内容

本实用新型目的是提出一种新的适用于微通道板阳探测器的交叉位敏阳极，并以此作为核心探测部件，给出一种高性能紫外光子计数积分成像探测系统和光子计数积分成像测量的方法，能够实现高空间分辨率、高计数率性能，解决电极导通、减少电极串扰以及精确控制绝缘沟道的宽度难题。

本实用新型的技术解决方案如下：

一种适用于微通道板阳探测器的交叉位敏阳极，分为上、下两层，上层和下层均包括尺寸相同的多个矩形导电条，上层的各个矩形导电条经绝缘层搭接在下层的各个矩形导电条上；上层的各个矩形导电条在同一平面内相互平行，下层的各个矩形导电条在同一平面内相互平行；所述绝缘层与上层的各个矩形导电条一一对应，且分别位于对应的矩形导电条的投影范围内，在投影方向上，上层与下层的所有矩形导电条整体形成交叉网格，每个矩形导电条独立输出电荷信号。

基于上述基本解决方案，本实用新型还作如下优化限定和改进：

下层的所有矩形导电条可以整体设置于一个绝缘基底上；也可以在下层的各个矩形导电条的底面设置分立的绝缘层，与下层的各个矩形导电条一一对应。

上层与下层的所有矩形导电条整体形成垂直交叉网格，效果最佳。

矩形导电条的材料优选Cu-Ag合金，绝缘层的材料优选石英。

若下层的所有矩形导电条整体设置于一个绝缘基底上，则该绝缘基底的材料优选氧化铝。

同一层相邻矩形导电条之间形成的直线绝缘沟道的较佳宽度为0.1mm。