[发明专利]一种用于地球等离子层极紫外光探测的多阶曲面微通道板

说明书

本发明提供一种用于地球等离子层极紫外光探测的多阶曲面微通道板，通过对多阶MCP的耦合方式、曲率半径、微通道参数进行设计，实现入射电子的准直和倍增，使该器件可克服传统MCP组件输出端电子束信号杂乱分布、阳极分辨率低、占空比低等不足，进一步降低曲面微通道板MCP组件输出电子束的弥散程度，信号倍增及信号准直效果好，阳极分辨率高。

技术领域

本发明涉及光学成像器件领域，具体的，涉及一种用于地球等离子层极紫外光探测的多阶曲面微通道板。

背景技术

地球等离子体层是内磁层耦合中的重要组成部分，是磁层中最接近地球的区域，也毗邻地球大气的电离层，在磁赤道面上主要位于3.0Re～6.0Re(Re＝6378km)。因此等离子体层的位置、形状和变化与地磁活动、太阳活动和太阳风强度、星际磁场有密切的联系，是研究和预报磁暴、磁层亚暴和电离层扰动、高速太阳风等灾害性空间天气的依据。目前对地球等离子体层的探测主要是利用等离子体层中的离子在太阳辐射的激发下辐射的固定频率的极紫外辐射来对等离子体层进行成像探测。因为极紫外光子不会被本地磁场捕获，所以可用来实现全球尺度下的等离子体层观测。等离子体层中多于80％的离子是H⁺，其他主要分布的He⁺(10％～20％)和O⁺(5％～10％)则会分别辐射30.4nm和83.4nm的极紫外线，这两种谱段被常用来进行等离子体层的极紫外观测。

极紫外探测器作为天基极紫外天文探测系统中不可缺少的器件，主要包括以下几种形式：第一种以CCD、CMOS为代表，第二种为ICCD/ICMOS像增强器，第三种为MCP+阳极编码。由于极紫外光对CMOS底层电路会有影响；CCD在使用时一般会配备相应的温控装置，对相机本身的重量、尺寸会有一定影响，所以CCD和CMOS在极紫外波段的空间应用效果不是特别理想。由于极紫外波段光学信号是极微弱信号，而微通道板(MCP)较之前两类紫外探测器来说对极紫外光信号具备分辨率好、增益高、噪声低等许多优点，所以目前天基极紫外探测器通常采用MCP+阳极编码这种模式，其常用的经典结构如图1所示，主要由前端微通道板(MCP)组件和后端编码阳极组成。基本工作原理为：微弱的极紫外光通过MCP表面的阴极涂层，阴极产生的光电子经过MCP上的高压加速和倍增，在MCP输出端生成放大10⁶倍以上的电子图像，该电子图像被后端编码阳极接收，通过后续电路的解码和运算，最终在显示器上获得被测目标的视频图像。

上述探测器组件的优点是分辨率高、增益好、噪声低等，但是缺点在于MCP输出端电子束信号分布杂乱会给编码阳极以及后续电路在信号接收和解码运算造成影响，需要更为复杂的电路设计来解决该问题；阳极分辨率低以及占空比低。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种用于地球等离子层极紫外光探测的多阶曲面微通道板，通过对多阶MCP的耦合方式、曲率半径、微通道参数进行设计，使该器件可克服传统MCP组件输出端电子束信号杂乱分布、阳极分辨率低、占空比低等不足，信号倍增及信号准直效果好，阳极分辨率高。

为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于地球等离子层极紫外光探测的多阶曲面微通道板，包括光阴极镀层和n阶MCP，所述n为≥4的偶数；所述光阴极镀层设于第1阶MCP的光入射面；

所述第1阶MCP的微通道斜切角为0°，用于将通过光阴极镀层的电子束进行准直；第i阶MCP与第i+1阶MCP的微通道斜切角的绝对值相等且正负相反，2≤i≤n-2且i为偶数，用于对通过第1阶MCP的电子束进行多次倍增；所述第n阶MCP的微通道斜切角为0°，用于使通过第n-1阶MCP的电子束进行准直。

进一步的，第i阶MCP和第i+1阶MCP的微通道斜切角的绝对值为3°～15°范围内的任意值。

进一步的，第2～n-1阶MCP中，各偶数阶MCP的微通道斜切角的正负相同，各奇数阶MCP的微通道斜切角的正负相同。