“日盲”紫外微通道板型光电倍增管研究

“日盲”紫外光电倍增管是紫外光通信和核辐射探测的关键器件,具有高辐射灵敏度、高增益、高分辨率、低噪声等特点。因此,紫外光电倍增管一直是国内外真空器件的重要研究领域。本文从结构设计、阴极制备、微通道板和整管封接4方面介绍了北方夜视研制的“日盲”紫外光电倍增管。采用的是MgF2光窗上蒸镀有效面积为Ф18 mm的Cs2Te光电阴极,通过增透技术使得250 nm处的辐射灵敏度从22 mA/W提高到26.5 mA/W;利用电子光学仿真得到信号上升时间小于500 ps,TTS优于0.1 ns的结构;采用结构优化和原子沉积技术使得微通道板增益达到5×10^6;采用玻璃/Cr/Cu/Ag多层金属薄膜热铟封接技术,可将整管铟封合格率提升至97%。

一种利用反射率理论模型指导K_2CsSb光电阴极的制备方法

针对中微子和宇宙射线探测用的大尺寸K_2CsSb光电阴极,本文首先利用光学导纳矩阵法,推导了适用于多层膜的K_2CsSb光电阴极理论模型。通过该模型对K_2CsSb光电阴极生长提出了增透层蒸镀、底K蒸镀、K/Sb同蒸、进Cs蒸镀4个阶段的制备方法,在对各个阶段的反射率变化进行的理论仿真后,发现K_2CsSb厚度远低于K_3Sb厚度,整个阴极结构应该为K_2CsSb/K_3Sb/增透层/玻璃的4层结构;仿真计算结果表明,利用该制备方法获得的K_2CsSb光电阴极厚度约为40 nm。实验中,由于K与Sb同时蒸镀时采用了不同的蒸镀比例会导致截然不同的反射率曲线走势,从而影响到K_2CsSb的量子效率差异。

微通道板型光电倍增管分压比与能量分辨率关系研究

为了提升微通道板型光电倍增管(MCP-PMT)能量分辨率,研究不同分压比对能量分辨率的影响,通过分析光电子从入射到倍增的过程,研究影响MCP-PMT能量分辨率的因素。通过调节光电倍增管(PMT)聚焦极电压、两片通道板分压以及通道板间隙电压解决了增益动态范围小、能量分辨率差的问题。实验结果表明,减小聚焦极电压可提高分辨率但收集效率会降低,提高MCP2电压后分辨率略有降低同时动态范围大幅提高,通道板间加反向电压可显著提升能量分辨率。根据实验结果,设计了一种MCP1与MCP2分压比1:1.6、通道板间隙加-35 V反向电压的分压器,将其应用于50只样管,并对样管进行测试,其平均能量分辨率从44减小到33,有效地改善了微通道板型光电倍增管的能量分辨率。

地磁场下微通道板型光电倍增管性能研究

通过基于电子学取数的测试系统,在地磁场环境对两种不同聚焦级结构的微通道板型光电倍增管(microchannel plate type photomultiplier tubes,MCP-PMT)进行了各项性能测试,例如单光电子谱、后脉冲、渡越时间涨落、信号上升下降时间、收集效率等。并通过改变光电倍增管与地磁场的相对位置,测得不同角度下MCP-PMT的性能,并且经对比屏蔽磁场条件下与地磁场环境下MCP-PMT的性能,定性分析了地磁场对MCP-PMT的性能影响。

紫外微通道板型光电倍增管研制及性能研究

紫外光电倍增管是紫外告警系统和紫外光通信的关键探测器件,紫外微通道板型光电倍增管具有高灵敏度、高增益、高分辨率、低噪声等特点,且体积小、耐冲击与振动,但国内紫外光电倍增管起步较晚,产品技术性能薄弱,故紫外微通道板型光电倍增管的研制及性能研究迫在眉睫。本文中的紫外微通道板型光电倍增管采用端窗式结构、MgF2材料作为光窗、Cs2Te阴极作为光电转换阴极,可实现200 nm^300 nm"日盲"紫外波段的探测,倍增极使用高增益双通道板叠加结构,在电压较低的情况下可以实现约5×10^6倍增能力,从而提高了紫外光电倍增管的单光子探测能力。文中简要介绍了紫外光电倍增管的应用以及同种管型国内外的发展现状,研究紫外光电倍增管的测试方法,对自主研发的光电倍增管进行了性能评估和数据分析。结果表明,紫外微通道板型光电倍增管阴极辐射灵敏度较高,同时对单光子具有较好的响应,相对国外同类型的产品,具有高增益、高峰谷比、高分辨率等优点。