多阳极微通道阵列(MAMA)器件由光阴极、Z形微通道板倍增组件和编码阳极组成。其中MAMA器件由具有光电转换功能的光电阴极、具有电子倍增作用的微通道板以及可同时收集多个光电子信息、具有地址编码功能的高密度阳极阵列组成;而读出系统 则由电荷放大器组、甄别器组、高速解码电路、存储器、 控制电路及计算机等电路所组成。

简介

MAMA器件输出端为阵列阳极及编码电极,所获得的信号呈二维分布或图像,可使紫外探测实现成像体制,具有体积小、探测灵敏度高、增益高、暗电小、时间响应快、空间分辨能力高、单光子计数能力强及抗磁场干扰能力强等优点。

MAMA器件输出的电子云中的电子由阳极阵列收集后,可探测和确定由单光子事件产生的电子云位置。为了保持MAMA读出阵列固有的高空间分辨率,电子云的弥散程度必须控制,以确保电子云在两层电极上分配均匀。要使整个激活面上获得的响应均匀,微道板通道的直径应小于像素电极的间距。

光阴极的材料和结构取决于所探测光子的波长。在115~170nm波段应采用不透明的CsI光阴极;在165~310nm波段则须采用半透明的光阴极。

工作原理

MAMA器件工作原理是:光信号透过输入光窗入射至光阴极表面,光阴极转换成的光电子在加速电场作用下进入微通道板,产生大量的光电子,经过足够倍增后形成的电子云在微通道板输出端输出,并入射到想听位置的编码阳极阵列,由阵列阳极收集,通过X和Y方向的二维编码电极输出信号。阳极阵列可以探测和确定由单光子事件所产生电子云的位置,经过解码电路解码后便可成像。1

制作工艺

器件的制作工艺,实际上就是把在真空系统中制作好光阴极的输入光窗、完成级联且电子束清刷处理后的微通板组件、高密度矩阵阳极等部 件通过真空转移的方法,密封于金属陶瓷管壳内的 工艺过程。其制作工艺从清洗、焊接、烧结、检漏、装架、到除气、清刷、阴极制作、测试、老炼(也称老化) 等近三十多道工序。

技术性能及特点

美国于八十年代末着手,已先后研制出像素幅 式分别为224×960、256×1024、360×1024、1024×1024;像素面积分别为(14×14)μm2、(25×25)μm2;探测光谱有远紫外、紫外、可见光之 分的各种类型的MAMA探测器。目前某大学 宇宙天文学中心等机构还在着手研究空间分辨率更高的4096×4096个阳极阵列的成像 1818 探测器 及其应用系统。

国内五十五所研制成功的MAMA 器件,与光子计数成像管一样,可利用光子计数技术测量极其微 弱的光信号,并具有光子计数成像管那样的探测极限,即可对单个光子的光信息进行探测。此外,这种器件根据不同的使用条件,仅更换输入光学窗口与 光阴极材料,就可实现对各种辐射波段的静止或运动目标进行探测。2

发展分析

在主动激光照明成像技术 研究中,需要通过对目标反射的回光进行探测成像, 而目标反射的回光一般比较微弱。这样对成像探测 器就提出了较高的要求。而普通的CCCD器件由于量子效率的限制,达不到上述的探测灵敏度,尤其是在紫外光谱区的兰光灵敏度更是难以达到。民用方面, 无论在气象卫星、云图观察、能谱分析或航空航 天技术以及物理学研究等领域,它都具有很高的实用价值。

随着多阳极位敏探测工艺、特种解码集成电路技术的不断改进,以及更高增益微道板性能的改善,MAMA探测器性能正不断提升。2

本词条内容贡献者为:

张静 - 副教授 - 西南大学

多阳极微通道阵列器件

图文简介

多阳极微通道阵列(MAMA)器件由光阴极、Z形微通道板倍增组件和编码阳极组成。其中MAMA器件由具有光电转换功能的光电阴极、具有电子倍增作用的微通道板以及可同时收集多个光电子信息、具有地址编码功能的高密度阳极阵列组成;而读出系统 则由电荷放大器组、甄别器组、高速解码电路、存储器、 控制电路及计算机等电路所组成。