紫外波段柱面微通道板光子计数成像探测器研究

对于基于罗兰圆设计的紫外高分辨率光谱成像仪器，其焦平面是柱面，需要使用与之曲率半径完全匹配的柱面微通道板两维光子计数成像探测器。.本项目拟研制使用柱面微通道板的两维位置灵敏阳极光子计数成像探测器，将在低噪声、低电阻、大动态范围的柱面微通道板的制备、紫外波段光电阴极量子探测效率测量方法、高性能位置灵敏阳极制备、与所用位置灵敏阳极性能匹配的高计数率低噪声位置读出电路研制及探测器整体性能优化等几方面开展研究工作。.本项目旨在为空间应用紫外高分辨率光谱成像仪器的研制进行前期基础研究。

本项目对我国未来用于空间探测的紫外波段成像光谱仪所需求的柱面光子计数成像探测器的关键技术进行了研究。首先，建立了柱面实芯MCP的制备装置，利用高温热成型与光学抛光相结合的新方法制备出曲率半径为400mm、长径比为80：1、有效面积为20mmX30 mm的柱面MCP，并用所建立的MCP堆的预处理试验装置对制备出的V型柱面MCP堆进行了预处理；其次，为了优化感应电荷位置灵敏阳极的参数，如基片厚度、电阻膜的方块电阻、MCP堆-阳极间距等，对Ge膜方块电阻、落在Ge膜上的电子云的半径、感应电荷在金属阳极上的分布进行了模拟计算；再次，设计出有效直径为48mm的三电极楔条形（WSA）感应电荷位置灵敏阳极及有效面积为20mmX30mm的九电极vernier阳极，并利用皮秒激光微加工设备加工出满足设计要求的阳极；最后，集成出使用感应电荷WSA阳极和V型柱面MCP堆的紫外光子计数成像探测器，研制出适合于WSA阳极的快速位置读出电路，编制了能矫正图像畸变的图像实时采集和处理软件；对研制的柱面MCP及WSA阳极探测器的像元分辨率、图像线性、暗计数率等指标进行了检测，检测结果表明：探测器的各项技术指标完全满足要求。