[发明专利]一种多通道硬X射线探测光阴极

说明书

技术领域

本发明涉及等离子体物理和核探测领域，具体涉及一种多通道硬X射线探测光阴极。

背景技术

硬X射线与物质相互作用，主要是发生光电效应和康普顿效应，并且每种效应都产生相应的高能初级电子。这些初级电子继续与物质相互作用，使得物质的原子、分子电离和激发。如果在某种物质中所产生的电离和激发的信号，能从该物质中引出，经收集放大而成为可供分析记录的电脉冲信号，这种物质就可被用来作为硬X射线探测器的探测介质。

硬X射线在任何物质中都可以发生光电效应和康普顿效应，但不是任何物质都可作为硬X射线的探测介质。次级电子在物质中产生电离和激发是产生电子离子对、闪光和电子空穴对等。显然这些信号在不透明的绝缘材料和较厚的导体中是无法引出的。而极薄的金属膜探测阴极只能探测软X射线，所以目前的硬X射线成像探测器一般为闪烁体探测器。由于闪烁体具有较长的余晖时间(几个ns至几百个ns)，远远不能满足某些科学实验中时间分辨要求和门控时间技术要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种多通道硬X射线探测光阴极，解决现有技术硬X射线探测光阴极时间分辨率不够从而达不到实际需求的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种多通道硬X射线探测光阴极，包括在硬X射线光子照射下与该照射的硬X射线光子发生作用产生初级光电子的阴极基底，以及等距陈列于所述阴极基底上的两个以上阴极通道，每个所述阴极通道内壁上均设有一层碱金属镀层，所有所述阴极通道均为贯穿所述阴极基底正反两面的贯穿性孔道，当产生于所述阴极基底上的初级光电子到达所述阴极通道时将电离该阴极通道内壁上的碱金属镀层从而产生低能二级电子，并且所述二级电子在该阴极通道内经过雪崩放大后被后面的设备接收探测；所有所述阴极通道的直径相同，为3μm-30μm，所有相邻的所述阴极通道之间的间距相同，为5μm-35μm，并且所有所述阴极通道与所述阴极基底的法线之间的夹角一致，为0.1°-15°。

进一步地，所述阴极基底的成份为Pb、Si和O元素，其中铅元素的质量百分比不低于40％。

进一步地，所述阴极基底的厚度为0.3-30mm。

进一步地，所述二级电子为能量小于50eV的电子。

进一步地，所述碱金属镀层为金属Na镀层或金属K镀层。

进一步地，所述硬X射线为能段范围为10-300keV的硬X射线。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明结构简单、设计科学合理，使用方便，能有效提高硬X射线探测光阴极的时间分辨率和优化空间分辨率。

(2)本发明采用在阴极基底上开设等距阵列分布的若干个阴极通道，并在阴极通道的内壁上镀设碱金属镀层，该碱金属镀层可以是金属Na镀层或金属K镀层，当能段范围为10-300keV的硬X射线照射至阴极基底时，会产生高能初级光电子，该高能初级光电子进入阴极通道后会电离阴极通道内壁上的碱金属镀层(金属Na镀层或金属K镀层)以产生能量小于50eV的二级电子，所产生的二级电子在阴极通道内经过雪崩放大后传播至阴极通道另一端并被位于后方的设备接收探测。

(3)本发明的阴极基底厚度为0.3-30mm，形状可根据实际情况制定，阴极通道的直径为3μm-30μm，相邻阴极通道的间距为5μm-35μm，并且阴极通道与阴极基底的法线之间呈一个0.1°-15°的夹角；相邻阴极通道的间距形成高能初级光电子穿越该相邻阴极通道之间的“墙壁厚度”，因阴极基底伤等距阵列有多个阴极通道，因此高能初级光电子只需要穿越阴极通道之间的“墙壁厚度”就能到达阴极通道内，故阴极基底可以做厚以探测能段范围为10-300keV的硬X射线；同时，本发明在进行能段范围为10-300keV的硬X射线的探测时，所产生的初级光电子和二级电子的过程均为电离，而电离过程则可以看作是瞬态物理过程，时间尺度大约为1×10^-21s，远远小于闪烁体的退激弛豫时间，有效实现了余晖时间短的目的；如此相比于现有技术可将时间分辨率至少提高一个量级，同时还可将空间分辨率优化至0.06mm。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为图1中A-A截面图。

其中，附图标记对应的名称为：

1-阴极基底、2-阴极通道、3-碱金属镀层。

具体实施方式