專利名稱：微光像增強(qiáng)器組件反饋離子測試裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微光像增強(qiáng)器組件反饋離子測試裝置及其方法，是一種能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜電磁環(huán)境下的極微弱離子流檢測裝置，能夠用于微光器件中的防離子反饋膜離子阻透特性測量。
背景技術(shù)：
像管工作時(shí)，管內(nèi)殘余氣體分子在微通道板輸出端被高密度電子云電離形成氣體離子，并沿微通道反饋至微通道板輸入端，在輸入端近貼區(qū)電場加速作用下，高速轟擊光陰極，使光陰極發(fā)射電子，造成信噪比降低，在熒光屏上形成離子斑；高速離子的轟擊還會(huì)使GaAs光陰極表面Cs-O層受到損傷，靈敏度急劇下降，使陰極壽命大幅度縮短。為解決這一問題，在微通道板輸入面上均覆蓋一層介質(zhì)薄膜，用以阻止氣體離子由通道內(nèi)射出，達(dá)到保 護(hù)光陰極的目的，這層薄膜稱之為防離子反饋膜。據(jù)報(bào)道，MCP覆防離子反饋膜后可使像管工作壽命達(dá)到10000小時(shí)以上。對于高性能的防離子反饋膜，需要具有高的電子透過率和離子阻擋率，膜層的性能與膜層的制作工藝、膜層組份等因素相關(guān)，為此需要一種能夠直接測量防離子反饋膜離子阻透特性的裝置，對膜層性能進(jìn)行定量檢測，為制備優(yōu)質(zhì)膜層提供依據(jù)。防離子反饋膜的厚度只有幾個(gè)納米，制作的時(shí)候必須有襯底的存在，所以不能將膜層獨(dú)立出來進(jìn)行離子阻透特性測量；從理論分析和軟件模擬仿真所得結(jié)果可知微光像管中反饋離子流小于10_15a，現(xiàn)有技術(shù)條件下無法獲得如此低離子流的離子源，采用離子源進(jìn)行測量是不可行的。目前國內(nèi)外沒有相關(guān)測試設(shè)備的報(bào)道及產(chǎn)品出現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種微光像增強(qiáng)器組件反饋離子測試裝置及其方法，它能夠模擬真實(shí)像管工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)防離子反饋膜離子阻透特性的測量。本發(fā)明的技術(shù)方案是設(shè)計(jì)一種微光像增強(qiáng)器組件反饋離子測試裝置，包括聚焦紫外光源、真空室、無陰極微光像增強(qiáng)器組件、離子導(dǎo)管、離子探測器、屏蔽盒；所述的真空室設(shè)置有紫外窗口，真空室內(nèi)部的無陰極微光像增強(qiáng)器組件斜上方對準(zhǔn)離子導(dǎo)管；所述的屏蔽盒內(nèi)置有電場隔離柵網(wǎng)、光闌和離子探測器，所述離子探測器與電荷放大器連接；所述的電荷放大器分別與多道脈沖幅度分析器、單道譜儀連接；所述無陰極微光像增強(qiáng)器組件和離子探測器中間設(shè)置離子導(dǎo)管、電場隔離網(wǎng)和光闌。其中聚焦紫外光源光斑尺寸可調(diào)；所述的離子導(dǎo)管與屏蔽盒無縫連接；離子導(dǎo)管出口沿軸線方向投影完全覆蓋在光闌上。發(fā)明一種微光像增強(qiáng)器組件反饋離子測試方法，聚焦后的紫外光線，也就是聚焦紫外光源通過紫外窗口入射到無陰極微光像增強(qiáng)器組件中的微通道板表面，激發(fā)出的電子使無陰極微光像增強(qiáng)器組件工作，無陰極微光像增強(qiáng)器組件中產(chǎn)生的反饋離子經(jīng)加速后，經(jīng)離子導(dǎo)管、電場隔離柵網(wǎng)進(jìn)入離子探測器，輸出信號經(jīng)電荷放大器放大后輸入到多道脈沖幅度分析器，通過脈沖幅度分析將離子脈沖信號與噪聲信號進(jìn)行分離，得到反饋離子脈沖信號幅度值區(qū)間，然后將信號幅值下限做為閾值輸入到單道譜儀中實(shí)現(xiàn)離子脈沖計(jì)數(shù)；其中，激發(fā)光源采用光斑尺寸可調(diào)的聚焦紫外光源。所述離子導(dǎo)管與被測表面有30度 40度的傾角。該裝置用于探測微光像增強(qiáng)器組件中的反饋離子流。本發(fā)明的工作原理及有益效果如下本發(fā)明的無陰極微光像增強(qiáng)器組件和離子探測組件安裝在真空室中，在真空室頂端設(shè)置了紫外入射窗口 ；采用紫外光源直接激發(fā)微光像增強(qiáng)器組件中微通道板表面發(fā)出二次電子形成微通道板輸入電流，替代了光電陰極，為反饋離子提供了運(yùn)行通道，使之能夠入射到離子探測器上。離子探測器裝置在屏蔽盒中，屏蔽盒采用金屬材料制作，既能實(shí)現(xiàn)電磁屏蔽，又能有效地屏蔽紫外光，避免直接入射紫外光和真空室內(nèi)多次反射紫外光入射到離子探測器上；屏蔽盒下端連接離子導(dǎo)管，離子導(dǎo)管的入口以30度 40度的傾角對準(zhǔn)無陰極微光像增強(qiáng)器組件上表面并保證不覆蓋上表面，避免遮擋紫外光束，離子導(dǎo)管采用吸收紫外的介質(zhì) 材料制作，能夠?qū)⑽⒐庀裨鰪?qiáng)器表面反射的紫外光強(qiáng)降低，同時(shí)為離子提供一條運(yùn)行通道；在離子導(dǎo)管和離子探測器間設(shè)置了電場隔離網(wǎng)，用以消除離子加速電場對離子探測器正常工作狀態(tài)的影響；在電場隔離網(wǎng)和離子探測器之間設(shè)置了光闌，使通過離子導(dǎo)管入射的紫外光強(qiáng)進(jìn)一步降低，從而最大限度地減小了紫外光激發(fā)離子探測器產(chǎn)生光電流。測量方法是離子入射到離子探測器上產(chǎn)生電流脈沖，并送入電荷放大器進(jìn)行放大；測量裝置中存在著多組高壓電源，測試時(shí)渦輪分子泵也保持工作狀態(tài)，殘余的紫外光會(huì)激發(fā)離子探測器產(chǎn)生二次電子，離子探測器本身存在固有的暗計(jì)數(shù)率，上述的多種干擾因素都會(huì)影響極微弱離子流的檢測，為此在電荷放大器后端連接了多道脈沖幅度分析器，用以對電荷放大器輸出信號進(jìn)行脈沖幅度分析，找到離子信號脈沖和噪聲脈沖的臨界點(diǎn)，從而判定離子信號脈沖的幅度特征；在大量脈沖信號輸入的情況下，相對數(shù)量較少的離子信號脈沖會(huì)因多道脈沖幅度分析器工作速度的影響而產(chǎn)生信號丟失的情況，從而影響離子信號脈沖的測量精度，在電荷放大器后端同時(shí)連接一臺(tái)單道譜儀，根據(jù)脈沖幅度分析結(jié)果得到離子脈沖的閾值電壓，從而在單道譜儀上實(shí)現(xiàn)離子信號脈沖的無丟失計(jì)數(shù)測量，大大提高了測量精度。本發(fā)明提供的測試裝置和方法，能夠?qū)崿F(xiàn)有膜和無膜微通道板反饋離子流的測量，從而實(shí)現(xiàn)防離子反饋膜離子阻透特性的測量。


下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步說明圖I為本發(fā)明的微光像增強(qiáng)器組件反饋離子測試裝置示意2為本發(fā)明的信號脈沖幅度分析結(jié)果圖3為沿y軸放大后的信號脈沖幅度分析結(jié)果圖中I-聚焦紫外光源，2-紫外窗口，3-真空室，4-無陰極微光像增強(qiáng)器組件，5-電場隔離柵網(wǎng)，6-光闌，7-離子導(dǎo)管，8-離子探測器，9-屏蔽盒，10-電荷放大器，11-多道脈沖幅度分析器，12-單道譜儀。
具體實(shí)施方式
圖I為本發(fā)明的微光像增強(qiáng)器組件反饋離子測試裝置示意圖，下面對本發(fā)明裝置做進(jìn)一步描述。本發(fā)明裝置包括聚焦紫外光源I、頂端設(shè)置紫外窗口 2的真空室3、無陰極微光像增強(qiáng)器組件4、與離子入射口處有無縫連接的離子導(dǎo)管7及內(nèi)置電場隔離柵網(wǎng)5、光闌6和離子探測器8的屏蔽盒9、電荷放大器10、多道脈沖幅度分析器11、單道譜儀12 ;離子導(dǎo)管的入口以30度 40度的傾角一定傾角對準(zhǔn)無陰極微光像增強(qiáng)器組件上表面并保證不覆蓋上表面；離子探測器與電荷放大器連接；單道譜儀和多道脈沖幅度分析器分別與電荷放大器連接；微光像增強(qiáng)器組件、離子探測組件都放置在真空室中，其中離子導(dǎo)管出口沿軸線方向投影完全覆蓋在光闌上。測量時(shí)，紫外光斑聚焦在無陰極微光像增強(qiáng)器組件上表面，紫外光激發(fā)微通道板產(chǎn)生二次電子作為微通道板的入射電子，這些電子經(jīng)微通道板倍增后，在其輸出端及微光 像增強(qiáng)器組件后近貼空間形成高密度電子云，并轟擊組件內(nèi)殘余的氣體分子形成離子，離子經(jīng)微通道板工作電壓加速后，反饋至微通道板輸入端形成反饋離子，反饋離子在離子加速電場的作用下，入射至離子探測器，從而形成離子激發(fā)形成的電流脈沖，對這個(gè)電流脈沖計(jì)數(shù)即可測得極微弱離子流。但是在測量裝置中存在著高壓電源、渦輪分子泵、殘余的紫外光激發(fā)離子探測器、離子探測器暗計(jì)數(shù)率等影響因素，從而產(chǎn)生大量的干擾脈沖，影響極微弱離子流的檢測，經(jīng)分析可知，干擾脈沖信號一般幅度較低。圖2為電荷放大器輸出信號做脈沖幅度分析的結(jié)果，在低幅度區(qū)間存在著大量的干擾脈沖信號。在大量脈沖信號輸入的情況下，相對數(shù)量較少的離子信號脈沖會(huì)因多道脈沖幅度分析器工作速度的影響而產(chǎn)生信號丟失的情況，從而影響離子信號脈沖的測量精度。為解決離子信號脈沖丟失問題，在電荷放大器后端連接了多道脈沖幅度分析器，用以對電荷放大器輸出信號進(jìn)行脈沖幅度分析，找到離子信號脈沖和噪聲脈沖的臨界點(diǎn)，從而判定離子信號脈沖的幅度特征，圖3為圖2脈沖幅度分析結(jié)果的y軸放大結(jié)果，從圖3可以看出，在本實(shí)施例中干擾脈沖和離子信號脈沖在65道有明顯的臨界點(diǎn)。在電荷放大器后端同時(shí)連接一臺(tái)單道譜儀，將產(chǎn)生臨界點(diǎn)的道數(shù)折合成電壓值作為單道譜儀的閾值電壓，濾除了干擾脈沖計(jì)數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)了離子信號脈沖的無丟失計(jì)數(shù)測量，大大提高了測量精度，從而實(shí)現(xiàn)了微光像增強(qiáng)器組件反饋離子測試目的，從而能夠?qū)ξ⒐馄骷蟹离x子反饋膜的離子阻透特性進(jìn)行高精度定量測量，對其性能進(jìn)行客觀評價(jià)。需要指出的是，在不脫離本發(fā)明的技術(shù)思想的基礎(chǔ)上，所進(jìn)行的任何形式的等效代換所形成的測試裝置及方法均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種微光像增強(qiáng)器組件反饋離子測試裝置，其特征是包括聚焦紫外光源(I)、真空室(3)、無陰極微光像增強(qiáng)器組件(4)、離子導(dǎo)管(7)、離子探測器(8)、屏蔽盒(9);所述的真空室(3)設(shè)置有紫外窗口(2)，真空室內(nèi)部的無陰極微光像增強(qiáng)器組件(4)斜上方對準(zhǔn)離子導(dǎo)管(7);所述的屏蔽盒(9)內(nèi)置有電場隔離柵網(wǎng)(5)、光闌(6)和離子探測器(8)，所述離子探測器(8)與電荷放大器(10)連接；所述的電荷放大器分別與多道脈沖幅度分析器(11)、單道譜儀(12)連接；所述無陰極微光像增強(qiáng)器組件(4)和離子探測器(8)中間設(shè)置離子導(dǎo)管(7)、電場隔離網(wǎng)(5)和光闌(6)。
2.按權(quán)利要求I所述的微光像增強(qiáng)器組件反饋離子測試裝置，其特征是所述聚焦紫外光源光斑尺寸可調(diào)。
3.按權(quán)利要求I所述的微光像增強(qiáng)器組件反饋離子測試裝置，其特征是所述的離子導(dǎo)管與屏蔽盒無縫連接。
4.按權(quán)利要求2所述的微光像增強(qiáng)器組件反饋離子測試裝置，其特征是離子導(dǎo)管出口沿軸線方向投影完全覆蓋在光闌上。
5.一種微光像增強(qiáng)器組件反饋離子測試方法，其特征是聚焦后的紫外光線，也就是聚焦紫外光源(I)通過紫外窗口(2)入射到無陰極微光像增強(qiáng)器組件(4)中的微通道板表面，激發(fā)出的電子使無陰極微光像增強(qiáng)器組件工作，無陰極微光像增強(qiáng)器組件中產(chǎn)生的反饋離子經(jīng)加速后，經(jīng)離子導(dǎo)管(7)、電場隔離柵網(wǎng)(5)進(jìn)入離子探測器(8)，輸出信號經(jīng)電荷放大器(10)放大后輸入到多道脈沖幅度分析器(11)，通過脈沖幅度分析將離子脈沖信號與噪聲信號進(jìn)行分離，得到反饋離子脈沖信號幅度值區(qū)間，將信號幅值下限做為閾值輸入到單道譜儀(12)中實(shí)現(xiàn)離子脈沖計(jì)數(shù)；其中，激發(fā)光源采用光斑尺寸可調(diào)的聚焦紫外光源。
6.按權(quán)利要求5所述的微光像增強(qiáng)器組件反饋離子測試方法，其特征是所述離子導(dǎo)管與被測表面有30度 40度的傾角。
7.按權(quán)利要求I所述的微光像增強(qiáng)器組件反饋離子測試裝置，其特征是該裝置用于探測微光像增強(qiáng)器組件中的反饋離子流。
全文摘要
微光像增強(qiáng)器組件反饋離子測試裝置及方法，屬于光電成像器件領(lǐng)域，包括聚焦紫外光源、真空室、無陰極微光像增強(qiáng)器組件、離子導(dǎo)管、離子探測器、屏蔽盒；方法是聚焦紫外光源通過紫外窗口入射到微通道板表面，激發(fā)出的電子使微光像增強(qiáng)器組件工作，微光像增強(qiáng)器組件中產(chǎn)生的反饋離子經(jīng)加速后，經(jīng)離子導(dǎo)管、隔離柵網(wǎng)進(jìn)入離子探測器，輸出信號經(jīng)電荷放大器放大后輸入到多道脈沖幅度分析器，通過脈沖幅度分析將離子脈沖信號與噪聲信號進(jìn)行分離，得到反饋離子脈沖信號幅度值，然后將信號幅值做為閾值輸入到單道譜儀中，實(shí)現(xiàn)離子脈沖計(jì)數(shù)。該裝置能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜電磁環(huán)境下的極微弱離子流檢測，用于微光像增強(qiáng)器中防離子反饋膜離子阻透特性的測量。
文檔編號G01R19/00GK102879316SQ201210405060
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月22日
發(fā)明者李野, 秦旭磊, 付申成, 端木慶鐸 申請人:長春理工大學(xué)