[发明专利]紫外球面微通道板光子计数成像探测器

说明书

技术领域

本发明属紫外线探测技术领域，可用于紫外空间天文学、紫外空间探测、紫外告警，也可用于森林火警监测、高压线的火花放电检测等方面；具体是涉及一种紫外球面微通道板光子计数成像探测器。

背景技术

平面微通道板是一种二维连续电子倍增的电真空器件，它是由许多具有连续电子倍增能力的通道按一定的几何图案排列而成。在其两端加上一定的电压，能够获得很高的电子增益，对极其微弱的二维电子图像进行倍增和放大。目前，微通道板主要应用于光子计数成像探测和微光夜视成像等领域，使用微通道板作为像增强器的位置灵敏光子计数成像探测器已经被广泛应用于空间科学（空间天文学、空间等离子体物理学、深空探测等）、同步辐射物理学、化学、材料科学、光学（荧光成像、拉曼光谱）和生物医学等领域。

对于大视场光学成像系统，尤其是紫外逼近导弹告警系统，其视场达到或超过90°，平面微通道板不能满足成像质量要求，球面微通道板则可以消除球差造成的畸变，进而提高大视场光学成像系统的成像质量，因此，制备球面微通道板紫外探测器是业内人士极为关注的问题。与本发明相近的中国发明专利是中国科学院西安光学精密机械研究所的专利号为200810184963.6的授权发明专利“一种基于半导体层的感应电荷成像方法”，以及专利号为200710018631.6的授权发明专利“单光子计数成像仪”。专利号为200810184963.6的发明专利涉及到一种用半导体层接收来自微通道板的电子云，而在置于密封管体外部的位置灵敏阳极上感应出电荷脉冲的光子计数成像方法，该方法避免了电子云与金属阳极直接作用产生的次级电子导致的图像非线性，但由于密封管体使用镀有半导体层的基片作为输出窗，而此输出窗的最佳厚度仅为1mm，对于需要使用大口径微通道板的应用不适合；同时该发明仅涉及到平面探测器，不适合大视场的成像系统。专利号为200710018631.6的授权发明专利也仅涉及到使用位于密封管体内部的金属位置灵敏阳极直接接收微通道板电子云的平面型光子计数成像探测器，电子云与金属阳极直接作用产生的次级电子会导致的图像非线性。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的技术问题，为大视场的微弱紫外成像探测提供一种球面的、适合大口径制备、具有好的图像线性的紫外球面微通道板光子计数成像探测器。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：

一种紫外球面微通道板光子计数成像探测器，包括：

置于真空壳体内，由上至下设置的光电阴极、微通道板、位置灵敏阳极；

置于真空壳体前端的输入窗；

置于真空壳体后端的带有金属输出电极的金属输出窗；以及

置于真空壳体外部的位置读出电路和计算机图像输出电路；

所述输入窗、与真空壳体、金属输出窗封接为一体形成真空气密的结构；

所述输入窗的内表面上镀有一层能透射紫外线的导电薄膜，所述的光电阴极制作于该导电薄膜上；

所述输入窗及微通道板为曲率半径相同的凸球面形状。

上述技术方案中，所述位置灵敏阳极由上至下包括：电阻层、基片以及金属位置灵敏阳极；所述基片的材料为不导电的非金属，厚度为1mm。

上述技术方案中，所述金属位置灵敏阳极为延迟线阳极，所述电阻层的方块电阻范围为1MΩ/□～10MΩ/□；所述基片的相对介电常数为大于10。

上述技术方案中，所述金属位置灵敏阳极为楔条形阳极；所述电阻层的方块电阻范围为80MΩ/□～100MΩ/□；所述基片的相对介电常数为2～5。

上述技术方案中，所述光电阴极与微通道板的真空间隙为0.1mm～0.3mm。

上述技术方案中，所述的微通道板与电阻层之间的真空间隙为1mm～3mm。

上述技术方案中，所述微通道板为工作在脉冲计数模式的两片或三片微通道板结构。

上述技术方案中，所述真空壳体为陶瓷可伐合金外壳。

上述技术方案中，所述输入窗的材料为氟化镁或氟化钙，厚度为3mm～5mm；所述的光电阴极的材料为碱卤化合物；所述输入窗内表面上镀有的导电薄膜为100nm厚的铝膜。

上述技术方案中，所述金属输出窗为制备有金属电极并适合真空封接的可伐合金件，所述金属电极与所述金属输出窗电绝缘，所述金属输出窗可作为探测器的地。

本发明具有以下的有益效果：

1、本发明可减小大视场成像系统的球差，提高系统的成像质量。

2、作为单光子计数探测器，本发明具有单光子灵敏度；同时紫外阴极具有很低的暗噪声。