[发明专利]一种光子计数成像探测器

说明书

本发明提供的光子计数成像探测器，包括多个层叠设置的微通道板、位于所述微通道板下方的位置编码阳极，所述位置编码阳极包括位置编码阳极电子团接收层、位置编码阳极电荷感应层及位置编码阳极电容传导层，所述位置编码阳极电子团接收层和所述位置编码阳极电荷感应层之间及所述位置编码阳极电荷感应层和所述位置编码阳极电容传导层之间均设置有绝缘介质，所述微通道板、所述位置编码阳极电子团接收层、所述位置编码阳极电荷感应层及所述位置编码阳极电容传导层均设置于真空室中，本发明提供的光子计数成像探测器能够同时实现高成像分辨率和高光子计数率。

技术领域

本发明涉及微弱、极微弱目标成像探测技术领域，特别涉及一种光子计数成像探测器。

背景技术

在空间天文学、粒子探测、生物荧光成像等重要领域，研究者对微弱目标或粒子的探测需求越来越到，越来越迫切。这类目标的成像都需要使用基于光子计数模式的成像探测器。光子计数成像探测器能够记录单个光子或带电粒子的空间位置信息，并通过计数累积的方式实现目标辐射量的探测。它兼具超低噪声和超高灵敏度的优点，可以通过长时间的光子计数成像对微弱目标进行成像探测。

光子计数成像探测器一般由光电转换-电子倍增作用的微通道板、对光子位置编码的位置编码阳极及对光子位置解码对成像电子学组成。根据位置编码阳极原理不同，可分为电荷信号编码测量型和光子到达时间编码型光子计数探测器；其中电荷信号编码阳极又分为电荷信号电阻编码和电荷信号几何编码。电荷信号编码阳极的缺点在于阻抗、容抗较大，影响电荷信号的测量信噪比和时间响应速度，导致成像探测器的空间分辨率和计数率都不高，成像性能不够理想。基于到达时间编码阳极的光子计数成像探测器能通过测量电荷往阳极四个端点传播的时间解码光子的空间位置；由于它是基于时间测量原理，可以同时测量光子的位置和到达时间；目前的到达时间编码光子计数探测器如常用的延迟线等，其阳极的阻抗与电容也较大，同样存在噪声较大和时间响应较慢的缺点，一般计数率也只能做到100Kcps。

因此，目前这些基于不同位置编码原理的探测器中存在两个问题：1)基于电荷信号编码的探测器的计数率与成像分辨率存在矛盾，探测器的计数率存在瓶颈，一般不超过100kcps；同时，这类探测器不能提供光子的到达时间信息；2)目前基于到达时间编码的探测器虽然能够同时测量到达光子的位置与时间信息，但同样存在噪声较大和时间响应较慢的缺点，探测器的空间分辨率和计数率性能存在明显制约。

发明内容

有鉴如此，有必要针对现有技术存在的缺陷，提供一种能够同时实现、空间分辨、目标辐射强度探测及光子到达时间探测的快速光子计数成像探测器的光子计数成像探测器。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种光子计数成像探测器，包括多个层叠设置的微通道板、位于所述微通道板下方的位置编码阳极，所述位置编码阳极包括位置编码阳极电子团接收层、位置编码阳极电荷感应层及位置编码阳极电容传导层，所述位置编码阳极电子团接收层和所述位置编码阳极电荷感应层之间及所述位置编码阳极电荷感应层和所述位置编码阳极电容传导层之间均设置有绝缘介质，所述微通道板、所述位置编码阳极电子团接收层、所述位置编码阳极电荷感应层及所述位置编码阳极电容传导层均设置于小型真空封装室中，所述真空室的前端开设有小型真空封装窗口。

在一些较佳的实施例中，所述位置编码阳极电荷感应层为金属方片阵列，所述金属方片阵列与所述位置编码阳极电子团接收层形成平板电容。

在一些较佳的实施例中，所述位置编码阳极电容传导层为金属方片阵列。

在一些较佳的实施例中，所述位置编码阳极电荷感应层与所述位置编码阳极电子团接收层之间距离可调。

在一些较佳的实施例中，所述位置编码阳极电荷感应层的方片阵列与所述位置编码阳极电容传导层为金属方片阵列错位重叠以形成等量互电容。