一种极紫外波段成像探测器

技术领域

本发明涉及光电子技术领域，特别涉及一种极紫外波段成像探测器。

背景技术

在光学工程和光学技术领域，极紫外波段单光子计数成像探测器是一种关键的光电转换器件，利用其在极紫外波段具有高灵敏度和大面阵的优势，可以广泛应用于空间探测和光学仪器研制中。

目前的单光子计数成像探测器主要有两种形式。一种是密封管式，即单光子计数成像探测器密封在一个高真空环境中，但是由于窗口材料的限制，通常这种密封管式单光子计数成像探测器的波段范围取决于密封窗口材料的波段范围，在短波长只能工作到120nm附近的远紫外波段，更短波段无窗口材料，无法使用。另外一种为无窗口的单光子计数成像探测器，即光电阴极和单光子探测器完全暴露于大气中，无法在大气环境下工作和长期储存。因为光电阴极和微通道板(MCP)长期暴露大气环境会降低性能，限制了各种探测器的广泛使用。

发明内容

有鉴如此，有必要针对现有技术存在的缺陷，提供一种解决了极紫外波段单光子计数成像探测器只能在高真空环境下工作和存储的技术难题的极紫外波段成像探测器。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

本发明提供了一种极紫外波段成像探测器，包括：

真空壳体、设置于所述真空壳体外的极紫外荧光膜、光纤面板窗口、光电阴极层、微通道板像增强器、感应编码阳极板、电极引线及真空电极，其中：

所述极紫外荧光膜将紫外光辐射转化为可见光，所述光纤面板窗口将所述可见光传递至所述光电阴极层上，所述光电阴极层将所述可见光转化为光电子，所述微通道板像增强器将所述光电子进行电子倍增，所述感应编码阳极板将倍增后出射的电子云形成脉冲信号，所述电极引线将所述脉冲信号传递至真空电极上，所述真空电极将所述脉冲信号从内部传递至外部。

在一些较佳的实施例中，所述微通道板像增强器与光电阴极层之间的距离为0.01mm～1mm。

在一些较佳的实施例中，所述极紫外荧光膜设置于所述光纤面板窗口上表面。

在一些较佳的实施例中，所述光电阴极层设置在所述光纤面板窗口下表面，所述光纤面板窗口与所述微通道板像增强器之间加100V～300V电压。

在一些较佳的实施例中，所述光电阴极层设置在所述微通道板像增强器上表面。

在一些较佳的实施例中，所述光电阴极层产生的光电子可经过微通道板像增强器倍增到10

在一些较佳的实施例中，所述微通道板像增强器包括单片、两片或两片以上微通道板上下依次叠加构成。

在一些较佳的实施例中，所述感应编码阳极板包括高阻半导体感应层、阳极基底、编码图案层，其中，所述高阻半导体感应层是在非金属平板上镀制半导体材料制备而成，所述阳极基底为石英板、陶瓷板或玻璃板中的一种；所述编码图案层由金属薄膜制成。

在一些较佳的实施例中，所述半导体材料为锗或者硅。

在一些较佳的实施例中，所述编码图案为楔条形、Vernier形等其它形式的编码阳极。

本发明采用上述技术方案的优点是：

本发明提供的极紫外波段成像探测器，包括：真空壳体、设置于所述真空壳体外的极紫外荧光膜、光纤面板窗口、光电阴极层、微通道板像增强器、感应编码阳极板、电极引线及真空电极，所述极紫外荧光膜将紫外光辐射转化为可见光，所述光纤面板窗口将所述可见光传递至所述光电阴极层上，所述光电阴极层将所述可见光转化为光电子，所述微通道板像增强器将所述光电子进行电子倍增，所述感应编码阳极板将倍增后出射的电子云形成脉冲信号，所述电极引线将所述脉冲信号传递至真空电极上，所述真空电极将所述脉冲信号从内部传递至外部，本发明提供的极紫外波段成像探测器，在光纤面板窗口上镀制极紫外荧光膜，将极紫外辐射转换成可见光辐射，再将可见光辐射做单光子计数成像，其中的光纤面板即起到波长转换与减少光辐射传递过程中传递函数下降作用，又起到对单光子计数成像探测器密封作用，解决了极紫外波段单光子计数成像探测器只能在高真空环境下工作和存储的技术难题，可以广泛应用于空间探测、科学研究、国防建设等在工程研制中具有广阔的应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的极紫外波段成像探测器的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，为本发明实施例提供的一种极紫外波段成像探测器的结构示意图，包括真空壳体110、设置于所述真空壳体110外的极紫外荧光膜120、光纤面板窗口130、光电阴极层140、微通道板像增强器150、感应编码阳极板160、电极引线170及真空电极180。

本发明提供的极紫外波段成像探测器，其工作方式如下：

所述极紫外荧光膜120将紫外光辐射转化为可见光，所述光纤面板窗口130 将所述可见光传递至所述光电阴极层140上，所述光电阴极层140将所述可见光转化为光电子，所述微通道板像增强器150将所述光电子进行电子倍增，所述感应编码阳极板160将倍增后出射的电子云形成脉冲信号，所述电极引线170 将所述脉冲信号传递至真空电极180上，所述真空电极180将所述脉冲信号从内部传递至外部。

以下详细说明具体的实现方式。

所述真空壳体110可形成探测器高真空环境。可以理解，为了避免探测器受外部电磁辐射对探测器的影响，所述真空壳体110由金属材料与陶瓷材料制成。

所述极紫外荧光膜120涂覆在所述光纤面板窗口130外表面，所述极紫外荧光膜120可将入射的极紫外光转换成可见光。极紫外荧光膜120可采用水杨酸钠、lumogen荧光材料等其他形式的极紫外波段荧光材料进行制备。

所述光纤面板窗口130与所述真空壳体110形成密封空间，以保持探测器内部在高真空环境，还可以将荧光辐射传递到光电阴极上，减少传递过程中由于弥散等造成的传递函数下降。

所述光电阴极层140是由在紫外到近红外波段有较高光电转换效率的光电阴极材料制成。可以理解，保持光纤面板窗口130的内表面与光电阴极层140 间的距离尽可能小，这样可以有效的减小经过光电阴极层140转换后的像信号传递函数降低，保证成像质量。

具体地，所述光电阴极层140可镀制在所述光纤面板窗口130上，也可以选择将所述光电阴极层140镀制在微通道板像增强器150上。

可以理解，如果光电阴极层140制备在光纤面板窗口130上，在光纤面板窗口130与微通道板像增强器150之间加100V～300V电压；如果光电阴极层140 制备在微通道板像增强器150上，则不需要在在光纤面板层140与微通道板像增强器150之间加电压。

具体地，所述光电阴极层140产生的光电子可经过微通道板像增强器倍增到10

具体地，微通道板像增强器150可具体设计为由单片、两片或两片以上微通道板上下依次叠加构成。

具体地，感应编码阳极板160有高阻半导体感应层161、阳极基底(图未示)、编码图案层162组成。

进一步地，高阻半导体感应层161是在非金属平板上镀制半导体材料制备而成，半导体材料可以是锗或者硅等半导体材料，半导体材料的方块电阻为80M Ω/□～800MΩ/□。

进一步地，阳极基底为石英板、陶瓷板或玻璃板中的一种。

进一步地，编码图案层162由金属薄膜制成，编码图案为楔条形、Vernier 形或者其它形式。

具体地，感应编码阳极板160可以替代成普通编码阳极，不镀制高阻半导体感应层，使编码图案层朝向光入射方向。

所述电极引线170为导电性能良好的金属导线，其与感应编码阳极板160 上的阳极连接，可导出光电信号。

可以理解，在实际中可以将感应编码阳极板160可以作为真空壳体110的一部分，实现探测器高真空密封作用，而电极引线170与真空电极180均设置在真空壳体110的外部。

本发明提供的极紫外波段成像探测器，在光纤面板窗口上镀制极紫外荧光膜，将极紫外辐射转换成可见光辐射，再将可见光辐射做单光子计数成像，其中的光纤面板即起到波长转换与减少光辐射传递过程中传递函数下降作用，又起到对单光子计数成像探测器密封作用，解决了极紫外波段单光子计数成像探测器只能在高真空环境下工作和存储的技术难题，可以广泛应用于空间探测、科学研究、国防建设等在工程研制中具有广阔的应用。

当然本发明的极紫外波段成像探测器还可具有多种变换及改型，并不局限于上述实施方式的具体结构。总之，本发明的保护范围应包括那些对于本领域普通技术人员来说显而易见的变换或替代以及改型。