一種用于粒子成像的高速脈沖成像檢測器的制造方法
【專利摘要】一種用于粒子成像的高速脈沖成像檢測器，該檢測器包括熒光屏、雙層微通道板、絕緣底座和脈沖成形電路；熒光屏和雙層微通道板分別固定在絕緣底座的兩端，熒光屏與微通道板之間形成一間隔，熒光屏與微通道板的高壓電源通過接線由脈沖成形電路（4）供給。任何具有一定動(dòng)能的離子和電子在同樣電場加速下，由于電子速度飛行時(shí)間要遠(yuǎn)遠(yuǎn)短于離子的飛行時(shí)間和其它噪音電子，當(dāng)信號(hào)電子飛行到微通道板時(shí)，微通道板打開記錄電子的熒光成像信號(hào)，當(dāng)離子或者噪聲電子后到達(dá)微通道板時(shí)，微通道板處于關(guān)閉狀態(tài)，從而避免了噪音對(duì)電子信號(hào)的影響，獲得高信噪比的光電子能譜。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于分子反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究方面。
【專利說明】—種用于粒子成像的高速脈沖成像檢測器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于粒子速度成像【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種用于粒子成像的高速脈沖成像檢測器。
【背景技術(shù)】
[0002]粒子速度成像技術(shù)(包括光碎片成像，光電子成像，分子反應(yīng)產(chǎn)物成像)是分子反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究的一個(gè)重要手段，最重要的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是在一幅影像中能同時(shí)得到散射粒子的全三維的速度大小和方向分布。而采用傳統(tǒng)的共振增強(qiáng)多光子電離-飛行時(shí)間質(zhì)譜技術(shù)和多普勒光譜技術(shù)僅能夠測量散射粒子一維方位角和速度分布，這種研究手段需要龐大復(fù)雜的真空裝置去滿足不同方向上的粒子探測，且造價(jià)昂貴，維護(hù)和實(shí)驗(yàn)操作都十分不便。因而采用成像手段兼有質(zhì)譜的選擇性，產(chǎn)物內(nèi)能態(tài)分布和方向性分布的特性使之得到快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。而決定粒子速度成像性能好壞的一個(gè)關(guān)鍵部件就是成像探測器。目前國內(nèi)幾乎沒有類似的成像探測器，國內(nèi)的許多研究組或者工廠一般都是購買進(jìn)口的，整套探測器價(jià)格昂貴，商業(yè)產(chǎn)品價(jià)格一般為1.4萬美元以上，做一般研究不易推廣使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種用于粒子成像的高速脈沖成像檢測器，該檢測器價(jià)格低廉，并且利用超快的脈沖工作方式提高探測信號(hào)的信噪比。
[0004]本發(fā)明提供了一種用于粒子成像的高速脈沖成像檢測器，該檢測器包括熒光屏
(I)、雙層微通道板(2 )、絕緣底座(3 )和脈沖成形電路(4 );
[0005]熒光屏(I)和雙層微通道板(2 )分別固定在絕緣底座(3 )的兩端，熒光屏(I)與雙層微通道板(2)之間有一定距離；脈沖成形電路(4)供給熒光屏(I)與雙層微通道板(2)高速脈沖高壓。
[0006]本發(fā)明提供的用于粒子成像的高速脈沖成像檢測器，所述熒光屏(I)與雙層微通道板(2)之間的距離為1-3毫米。
[0007]本發(fā)明提供的用于粒子成像的高速脈沖成像檢測器，所述脈沖成形電路(4)供給雙層微通道板(2)的高速脈沖高壓疊加直流高壓，直流高壓為1200伏特，脈沖高壓時(shí)間寬度從30納秒到10微秒可調(diào)，脈沖高壓電壓幅度0-1000伏特可調(diào)。
[0008]本發(fā)明提供的用于粒子成像的高速脈沖成像檢測器，所述雙層微通道板(2)的直徑可以選自36毫米、50毫米或70毫米。
[0009]本發(fā)明提供的用于粒子成像的高速脈沖成像檢測器，所述脈沖成形電路(4)供給熒光屏(I)與雙層微通道板(2)的高速脈沖高壓用于探測器的打開與關(guān)閉。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):
[0011]整套裝置結(jié)構(gòu)緊湊，可以任意方位安裝在真空里的任何位置。脈沖成形電路(4)供給微通道板(2 )的直流高壓電源和脈沖高壓電源組成疊加電壓波形供給微通道板，微通道板在1200V時(shí)處于空置狀態(tài)(非常小的增益)，當(dāng)600V脈沖電壓被觸發(fā)時(shí)，微通道板電壓從1200V迅速升至1800V左右，增益迅速增加，探測器處于工作狀態(tài)，持續(xù)時(shí)間由600V脈沖電壓寬度決定。這種高速脈沖電壓工作方式，一方面可以增加探測器的壽命，更重要的是減少來自于雜散光電子或者其它影響因素如雜散光，離子或者熱噪聲。整套探測器成本大約1400美元，是進(jìn)口的十分之一。而且探測器靈活的安裝允許合成電路很方便的接入保證探測器以高速的脈沖方式工作(圖2)，極大降低了外界的噪音，提高了信噪比。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明一種用于粒子成像的高速脈沖成像檢測器的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，I——熒光屏，2——雙層微通道板，3——絕緣底座，4——脈沖成形電路；
[0013]圖2為本發(fā)明成形電路脈沖高壓測試結(jié)果；
[0014]圖3為利用本發(fā)明采集的碘負(fù)離子355nm光電子速度成像譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合圖1對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0016]本發(fā)明一種用于粒子成像的高速脈沖成像檢測器，主要包括熒光屏(I)、雙層微通道板(2)、絕緣底座(3)和脈沖成形電路(4)。
[0017]熒光屏(I)和雙層微通道板(2 )分別固定在絕緣底座(3 )的兩端，熒光屏(I)與微通道板(2 )之間有一定間隔；脈沖成形電路(4 )供給熒光屏(I)與微通道板(2 )的高速脈沖高壓用于探測器的打開與關(guān)閉。
[0018]實(shí)施例1:
[0019]對(duì)熒光屏施加5400V的高壓，微通道板加上1200V直流高壓和600V脈沖高壓，電子到達(dá)檢測器表面時(shí)系統(tǒng)開始觸發(fā)600V脈沖高壓，使檢測器打開探測電子信號(hào)。355nm的紫外光打到碘負(fù)離子束上產(chǎn)生光電子，被加速至本發(fā)明的粒子成像檢測器上，改變?nèi)N不同的寬度脈沖高壓，觀察噪音對(duì)光電子信號(hào)的影響，結(jié)果如圖3所示。其中(a)脈沖高壓門寬I μ S，(b)脈沖高壓門寬0.5 μ S，(C)脈沖高壓門寬0.18 μ S。測試結(jié)果表明脈沖高壓門寬小于0.5μ s時(shí),噪音明顯減小，當(dāng)脈沖高壓門寬為0.18 μ s,幾乎沒有噪音,而且電子能譜分辨率大約3.5%，接近商業(yè)進(jìn)口的粒子成像探測器性能，而價(jià)格僅為進(jìn)口的十分之一。
【權(quán)利要求】
1.一種用于粒子成像的高速脈沖成像檢測器，其特征在于:該檢測器包括熒光屏(I)、雙層微通道板(2 )、絕緣底座(3 )和脈沖成形電路(4 ); 熒光屏(I)和雙層微通道板(2 )分別固定在絕緣底座(3 )的兩端，熒光屏(I)與雙層微通道板(2)之間有一定距離；脈沖成形電路(4)供給熒光屏(I)與雙層微通道板(2)高速脈沖高壓。
2.按照權(quán)利要求1所述用于粒子成像的高速脈沖成像檢測器，其特征在于:所述熒光屏(I)與雙層微通道板(2)之間的距離為1-3毫米。
3.按照權(quán)利要求1所述用于粒子成像的高速脈沖成像檢測器，其特征在于:所述脈沖成形電路(4)供給雙層微通道板(2)的高速脈沖高壓疊加直流高壓，直流高壓為1200伏特，脈沖高壓時(shí)間寬度從30納秒到10微秒，脈沖高壓電壓幅度0-1000伏特。
4.按照權(quán)利要求1所述用于粒子成像的高速脈沖成像檢測器，其特征在于:所述雙層微通道板(2)的直徑選自36毫米、50毫米或70毫米。
5.按照權(quán)利要求1所述用于粒子成像的高速脈沖成像檢測器，其特征在于:所述脈沖成形電路(4)供給熒光屏(I)與雙層微通道板(2)的高速脈沖高壓用于探測器的打開與關(guān)閉。
【文檔編號(hào)】G01T5/00GK103592674SQ201310617377
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月27日
【發(fā)明者】秦正波, 唐紫超, 任文峰, 張世宇 申請人:中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所