[实用新型]一种位敏阳极探测器

说明书

技术领域

本实用新型涉及光子计数成像探测技术领域，具体涉及一种位敏阳极探测器。

背景技术

光子计数成像探测技术是对极微弱光目标成像的一种新技术，利用极微弱光照射条件下，光电探测器件输出信号自然离散化的特征，采用脉冲幅度甄别或脉冲计数的方法进行光子计数成像探测。由于基于微通道板(MCP)的位敏阳极探测器具有增益高、信噪比好等优点，在天文学、高能物理、核医学成像等光子技术探测领域得到了越来越广泛的应用。位敏阳极探测器按阳极解码方式可以分为阻抗型和电荷分割型，阻抗型是根据不同位置处的电极阻抗不同而产生不同的电极输出信号来进行事件解码，如Dely-line阳极。电荷分割型阳极是根据不同电极收到的电荷量来求解电荷云团的质心位置，如WSA、Vernier、Cross-Strip等阳极。

由于Delay Line延迟线阳极采用较高的介电系数和蛇形电极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。另外，由于受信号引出时间和电子响应时间的影响，只能探测单击事件，即动态范围小。

WSA阳极图案由楔电极、条形电极和之型电极构成，电极间由绝缘线分开，该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，因此该探测器时间分辨率有限。另外，由于它只用三个电极来接收整个电荷云团的电荷量，其动态范围小，偏离中心越远图像扭曲越大。

在专利CN 101881658A中，Vernier阳极的电荷收集区为三种不同正弦绝缘沟道19波长的矩形电极单元排列而成的矩形区域，共有九个信号输出电极，Vernier阳极虽然在面积和图像扭曲畸变方面比WSA阳极有所改善，但其动态范围和时间分辨能力并没有明显提升。

Cross-Strip交叉位敏阳极具有良好的时间特性和动态范围，但是加工难度大。由于该阳极分为上、下两层，上层和下层均包括尺寸相同的多个矩形导电条，在专利CN 103779149 A中，采用在2块覆铜层PCB板上光刻，然后把两块PCB板热压制成阳极。虽然解决其加工问题，但是用该方法制成的阳极不能承受高温烘烤，与真空器件高温热处理工艺不兼容。

实用新型内容

为了解决现有位敏阳极探测器动态范围小、时间分辨率低、位敏阳极加工难等问题，本实用新型提供一种位敏阳极探测器及其制作方法。本实用新型探测器具有二维位置分辨、良好的时间特性、高增益、有效探测面积比大、结构紧凑、易拼接等优点，可应用于大型医疗成像(PET)、小型伽玛相机、二维辐射监测等高能物理探测领域以及时间分辨光子计数器、多光纤闪烁计数、荧光光谱、并行多通道读出分光镜等。

本实用新型的技术解决方案是提供一种位敏阳极探测器，包括带有光电阴极2的阴极窗1、MCP电子倍增器8、位敏阳极和管状壳体，上述位敏阳极包括阳极绝缘衬底20以及设置在阳极绝缘衬底20上的金属膜阳极18，上述阴极窗1、管状壳体及阳极绝缘衬底20构成真空密封腔；上述光电阴极2、MCP电子倍增器8与金属膜阳极18位于真空密封腔内；

其特殊之处在于：

上述金属膜阳极18由n×n个独立阳极24沿水平方向并列排成阳极阵列，n的数值根据探测器空间分辨率要求确定，每个独立阳极24为正方形，相邻的独立阳极24之间设有绝缘沟道23；各个独立阳极24具有长度相等的电极引线21，上述电极引线21穿过阳极绝缘衬底20。

各个独立阳极24的电极引线穿过(优选垂直穿过)陶瓷衬底(或玻璃板衬底)，把各个独立阳极24直接引出真空环境，避免在各独立阳极24之间制作信号引线而增加信号干扰，同时每个阳极的引出线长度一致，各个金属导电层阳极单元的阻抗差别小，利于探测器阳极阻抗匹配。位敏阳极一面(靠金属导电层阳极面)位于真空中，另一面位于真空外，该位敏阳极避免了多个阳极信号引线制作所采用键合的常规制作方法，具有制作简单、结构紧凑的特点，另外，该阳极能承受400℃高温烘烤，与真空光电器件制作工艺具有良好的兼容性。

优选地，为了实现牢固及简单的固定MCP电子倍增器8，本实用新型探测器还包括卡簧7；

上述管状壳体包括依次叠放的铟封槽3、第一陶瓷环4、卡簧定位金属环5、第二陶瓷环9、第三陶瓷环11、环状MCP金属托盘12、第四陶瓷环13及金属下封环14；

上述阴极窗1固定于铟封槽3上；

上述卡簧7压在MCP电子倍增器8输入面上，卡簧斜面22卡在卡簧定位金属环5上；上述MCP电子倍增器8安放在环状MCP金属托盘12上；