成像探測器

成像探測器的性能

探測器的空間解析度

以往的實驗測試中曾將解析度板緊貼MCP的輸入面,以這種方式測得的解析度可以達到100μm。這裡主要測試Au陰極對系統性能的影響已無法將解析度板與MCP輸入面緊貼,無Au陰極時解析度板與MCP輸入面間有一距離為80μm。未加Au陰極時解析度板的光子計數成像結果，加Au陰極後實驗系統的解析度板光子計數成像結果。測試條件為MCP工作電壓為1750V,兩MCP間距為80μm,加速電壓為300V,加Au陰極時陰極電壓為200V。可見,未加Au陰極時,系統的解析度優於150μm,加Au陰極後解析度優於75μm,加Au陰極後系統的解析度明顯提高。這與MCP的增益性能有關,由MCP的PHD曲線分布可見,未加Au陰極時,大部分有效的光子計數和暗計數及噪聲信號疊加在一起,不利於有效光子信號的提取。加Au陰極後,有效光子計數向高增益方向偏移,可以通過設定閾值電壓將低增益部分暗計數及噪聲和有效光子計數區分開。另外,未加Au陰極時紫外光子透過解析度測試板到達MCP的輸入面,由於解析度測試板和MCP輸入面間距離80μm,在這過程中光子會出現散射,而陰極電場是無法對光子進行聚焦的。加Au陰極後,光電轉換後出射的電子雖然距MCP輸入面有200μm的距離,但產生的光電子是在陰極電場的聚焦作用下進入MCP通道進行倍增的。這也在一定程度上影響了實驗系統在兩種情況下的解析度性能差異。

不同光強條件下探測器的成像性能

高計數率時光子計數成像系統的解析度會下降,這主要是由於MCP的增益下降和光子計數的脈衝堆積造成的。加Au陰極後,不同光強條件下系統的光子計數成像結果所示。實驗測試條件為MCP工作電壓為1800V,陰極電壓為200V,採集閾值為1.5～7.5V,採集時間為5min。,隨著計數率的增加,圖像的解析度性能逐漸變差。當計數率提高到13.5kHz時,系統的解析度下降為150μm,此時和未加Au陰極時的最好解析度相當。而未加Au陰極時,當計數率最高達到3.9kHz時,解析度即下降為250μm。由此可見,加Au陰極後系統的最高計數率得到了有效提高。

檢測成像探測器的性能

基於微通道板(MCP)和陽極讀出的光子計數成像探測器已被廣泛套用於深空探測、生物微弱發光和環境輻射檢測等領域,該類探測器主要由光陰極、MCP和位敏陽極構成。位敏陽極又包括電阻陽極、楔條形陽極(WSA)、游標陽極、交叉條紋陽極和延遲線等。探測器中光陰極的作用是將入射光子轉換為電子,在100～300nm的紫外波段,一般採用的光電陰極為鹼金屬鹵化物或碲化物光陰極,如Cs2Te,Rb2Te等。在模擬實驗中,採用汞燈發出的253.7nm的光作為紫外光源,並採用裸MCP直接進行光電轉換和電子倍增。由於MCP對253.7nm處的紫外光量子效率極低,為了提高系統的探測效率和性能,需要採用量子效率較高的光電陰極。為研究光陰極對系統性能的影響,此次實驗採用透射式Au陰極。這是因為Au的功函式為4.2eV左右,同實驗中所用中心波長253.7nm的紫外光源(對應光子能量為4.9eV)非常匹配;另外,Au陰極的製作和實驗操作也均比較簡單。

成像探測器

基本介紹