微通道板(MCP)电子清刷用电子枪的设计

为了满足Φ30 mm MCP大束流短时间电子清刷新工艺要求,以轴向电子枪工作原理为基础,利用静电场对电子的作用理论,分析了电子的运动轨迹,并对电子的偏转进行了计算。根据计算结果,设计了电子枪的基本结构,确定了电子枪的各种参数:灯丝材料为Φ0.05 mm的钨(75%)铼(25%)合金丝;灯丝形状为"∨"字型;电子枪外径为Φ35 mm,高度为20 mm,最大加热功率为12.6 W时,电子发射电流密度达到1.26×10-5A/cm2。用该电子枪对4块性能相近的Φ30 mm MCP电子清刷4 h后,MCP的增益值达到500±50。这表明:用新电子枪可以代替原RUS-A型电子枪。

微通道板行波选通X射线皮秒分幅相机动态空间分辨率的优化

通过微通道板皮秒脉冲选通动态模型结合近贴聚焦系统的空间调制传递函数理论模型,研究了微通道板X射线分幅相机系统的动态空间分辨能力与屏压,近贴距离,皮秒选通脉冲的幅值与宽度等参数的关系.计算了常用参数下的微通道板行波选通X射线皮秒分幅相机的系统动态空间分辨率,讨论了提高相机动态空间分辨率的措施,提出了优化相机结构参数的方法.

X射线脉冲星导航探测器的微通道板甄选

根据应用于X射线脉冲星导航系统的大面阵X射线探测器对微通道板（MCP）性能的要求,研究了甄选微通道板的方法。确定了甄选微通道板的4个关键参量,分别是增益的均匀性、阻抗匹配、暗计数率、增益系数。针对这4个参量设计了相应的测试实验,制定了甄选MCP的流程,并对采用该流程甄选出的MCP进行了幅值和计数率的测试。测试结果显示：采用单通道阳极接收信号时,每一个探测单元的幅值存在的相对误差各不相同,第i个探测单元输出的信号幅值的最大相对误差Δ1i和最小相对误差Δ2i的波动分别为7%-13.5%,3%-6.7%;而采用四通道共享阳极时输出信号的Δ1i为7.8%、Δ2i为3.1%;单通道阳极计数率之和（n=n1＋n2＋n3＋n4）与四通道共享阳极计数率N的相对误差为4.38%,小于预估值10%。上述实验结果表明该甄选方法能够甄选出满足探测器要求的MCP。

Al_(2)O_(3)/MgO复合膜层对微通道板性能的影响

目的大幅提高微通道板增益,延长寿命。方法采用原子层沉积技术(ALD)在微通道板(MCP)大长径比(40:1)通道内壁沉积Al_(2)O_(3)/MgO复合膜层材料,对通道内壁二次电子发射层进行增强,改善其二次电子发射特性。通过设计复合膜层结构,采用Al_(2)O_(3)膜层保护易潮解的MgO膜层,提高复合膜层的稳定性。研究MgO膜层沉积工艺,基于SEM检测,实现在大长径比通道内制备出厚度均匀(不均匀性为3.8%)的膜层。研究MgO膜层厚度、沉积温度对MCP增益以及双片叠加增益达到10~7时工作电压的影响,确定最佳的复合膜层制作工艺。结果通过采用20 cycles Al_(2)O_(3)膜层进行封装保护,使表面制备复合膜层MCP在氮气柜中可稳定存储14 d。试验MgO最佳的膜层沉积工艺:沉积温度为210℃,膜层厚度为50 cycles(6.1 nm)。优化的"三明治"型复合膜层结构Al_(2)O_(3)/MgO/Al_(2)O_(3),沉积循环次数分别为5/50/20。在550 V电压下,复合膜层的MCP增益较常规MCP提高了3.9倍,应用于微通道板型光电倍增管(MCP-PMT)中,工作电压从1880V降低至1740 V,同时能量分辨率与峰谷比性能得到提升,寿命达到10 C/cm^(2)以上。结论在MCP上制作Al_(2)O_(3)/MgO复合膜层材料,能够有效提高其增益,降低应用器件的工作电压,同时延长MCP寿命。采用Al_(2)O_(3)膜层进行封装保护,对于MgO材料应用于MCP等光电探测元器件有非常重要的作用,同时MgO材料的应用可拓展MCP在探测活性离子等方面的应用。

一种基于金阴极MCP的冷阴极电子源的研制

采用深紫外光子激发金阴极产生的冷阴极电子源具有诸多优点,将其应用于电子轰击离子源(EI)有助于获得高质量的离子源。本实验分别采用在JGS2石英玻璃上蒸镀金薄膜构成透射式金阴极、在微通道板(MCP)输入面蒸镀金薄膜构成反射式金阴极,将二者以不同的组合方式装配在一起,通过施加不同的间隙电压,从而获得较大范围的电子流输出,研制出电子束流可调(10^(-11)~10^(-5) A)、均匀分布(非均匀度6.5%)的稳定输出(稳定工作时间大于5 h)电子源,有望在高质量EI源中得到推广和应用。

微光夜视技术的新进展

微光夜视技术经过了几十年的发展,现在已经进入了实用阶段。研发微光夜视仪在军事和民用二方面都能发挥较大作用。文中回顾了微光夜视技术发展的历史和现状,并对发展趋势进行了展望。比较了各种技术的优势和劣势,分析了各国在军事方面的应用情况,提出了研究的必要性和可实现性。

三代微光像增强器分辨力计算理论模型

分辨力和传递函数MTF是微光像增强器的2个重要参数。长期以来,人们对于三代微光像增强器阴极发出的电子初能量分布没有统一的认识,从而没有一个公认的分辨力和MTF计算模型。通过理论分析和假设,给出一定条件下一个分辨力计算模型。把实际测得的第一近贴距、第二近贴距、阴极电压和荧光屏电压等数值代入分辨力计算模型中,可以得到分辨力理论值。经与实际测量值进行比对,发现二者偏差值在12.3%以内,此理论模型基本符合实际需求。该分析方法和所得结果有一定实用价值,可作为设计三代微光像增强器的技术参考。

无膜微通道板第三代像增强器的可行性及技术途径探究

砷化镓光阴极的量子效率大大优于超二代多碱光阴极,但由于微通道板(MCP)输入面上的离子阻挡膜的存在,第三代像增强器,即使是薄膜第三代像增强器,相比于同时期技术水平的超二代像增强器,在标准测试条件下的信噪比和分辨力等参数上并无明显优势。通过引入MCP噪声因子的概念,对像增强器光阴极量子效率的有效利用率进行了评价。强调了实现无膜MCP第三代像增强器的必要性,并指明了目前的无膜MCP第三代像增强器开发中所存在的问题,对改善MCP耐电子清刷除气能力及进一步地减少MCP中的有害物种含量的有效方法进行了研究,进而明确了实现高可靠性高性能无膜MCP第三代像增强器的可行性和有效技术途径。

低磁控溅射率MCP防离子反馈膜工艺研究

为消除反馈正离子对三代微光夜视器件光阴极的有害轰击，提高微光像增强器的工作寿命，开展了低磁控溅射率法沉积微通道板（MCP）Al2O3防离子反馈膜的工艺研究。通过优化制备工艺，获得了制备MCP防离子反馈膜的最佳沉积条件：溅射电压1000V，溅射气压（4～5）×10^-2Pa，沉积速率0．5nm／min等。研究结果表明：在此工艺条件下，能够制备出均匀、致密且通孔满足质量要求的MCP防离子反馈膜。如果偏离这一最佳工艺条件，制备出的MCP防离子反馈膜膜层疏松、不连续，且通孔不能满足要求。

双近贴聚焦微光像增强器分辨力理论极限问题研究

分辨力和MTF是微光像增强器的2个重要参数。根据线性系统傅里叶频谱理论,分析了微光像增强器的MTF和分辨力特性。计算出理想条件下,基于光阴极/M CP/荧光屏3部件结构以及带内电子增益机制的光阴极/荧光屏2部件结构的近贴聚焦像管的理论极限分辨力。它们分别是96.6 lp/mm和98.1 lp/mm。该结果可供人们改进像管MTF及分辨力特性时参考。

微光像增强器信噪比理论极限问题研究

信噪比是微光像增强器的重要参数之一,其值的高低决定着微光成像系统在低照度条件下的探测距离和图像清晰度。根据线性系统信噪比链理论,借助系统噪声因子关系式,分析了微光像增强器的理论极限信噪比(S/N)limit。在系统各级不附加任何噪声(即NF=1),或仅受输入光子及光电子数涨落噪声限制的理想条件下,给出像管不同量子效率(η)之最大信噪比(S/N)limit的表达式;在η=1的极限情况下,求得该像管的理论极限信噪比(S/N)limit≤64。

低压扫描电镜电介质二次电子MCP收集特性

采用数值仿真和实验测量相结合的方法,研究了低压扫描电镜(LVSEM)检测电介质样品过程中二次电子的出射规律,获得了二次电子的出射特性和微通道板(MCP)收集器的接收特性。结果表明,二次电子的出射角度近似余弦分布;由于电子的散射、输运和积累电荷的作用,绝缘的电介质样品表面上方产生了空间负电位分布,沿法线方向电位先下降到最小值,然后又回升,并逐渐趋于零电位。在这种空间负电位分布所形成的表面电场的作用下,部分较低出射能量的二次电子会返回积累于样品表面。在收集器正电场的作用下,能够脱离样品表面局部正电场束缚且具有较大出射角度的二次电子更容易被收集,电介质样品MCP收集器的收集效率约为21%;降低收集电压可以有效提高收集效率。

电子束蒸镀MCP超薄防离子反馈膜及膜层特性分析

为了进行MCP超薄防离子反馈膜的性能评价研究,并使这种膜层具有良好离子阻挡能力,利用电子束蒸发方法,在微通道板(MCP)输入面上制备一种超薄Al2O3防离子反馈膜,其膜层厚度为2nm时仍连续致密。通过对Al2O3防离子反馈膜的电子透过特性测试,给出2nm及4nm厚防离子反馈膜对应的死区电压分别约为150V及200V;利用Monte-Carlo法模拟分析了Al2O3防离子反馈膜的离子阻挡特性,2nm及4nm厚Al2O3防离子反馈膜对碳离子等的阻挡率分别高于40%及86%,另外对有无膜的MCP电特性进行测试,可以看出镀2nm及4nm厚的膜后,MCP电子增益分别降低了51%及81%。

退火处理对高阻AZO纳米叠层薄膜电学性能的影响

采用原子层沉积技术及退火处理工艺制备高阻氧化锌铝（AZO）纳米叠层薄膜。通过原子力显微镜、X射线衍射仪、高阻测试仪对不同退火工艺处理后的AZO纳米叠层薄膜进行表征和分析,并研究了退火温度、退火时间对薄膜形貌、结构及电学稳定性的影响。研究结果表明,经退火处理后的AZO纳米叠层薄膜电阻率明显增大,且适当的时间退火处理有助于薄膜结构的优化。经400℃,6 h退火处理后的AZO纳米叠层薄膜,表面平整连续,粗糙度仅有0.185 nm,且电学稳定性最好。在测试电压为25~1 000 V时,测得薄膜的方块电阻最大值为5.76×10^（12）Ω/,最小值为5.55×10^（12）Ω/,其方块电阻基本稳定。该工艺制备的AZO纳米叠层薄膜在微通道板电子倍增器中具有一定的应用价值。

沉积温度及热处理对AZO纳米叠层薄膜性能的影响

采用原子层沉积技术(ALD)在石英片和n型(100)Si上沉积高阻氧化锌铝(AZO)纳米叠层薄膜,通过扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和X射线衍射仪(XRD)和体积表面电阻率测试仪对薄膜的表面形貌、晶体结构及电学性能进行表征分析,分别研究了不同沉积温度及退火温度对薄膜结构及性质的影响。研究结果表明AZO薄膜存在最优的生长温度窗口为170~200℃,同时发现,经过退火处理的薄膜电阻率明显增大,且适当的退火有助于薄膜结构的优化,经过400℃下退火4 h后的薄膜电阻趋于稳定,可作为微通道板(MCP)打拿极高阻导电层材料。