配备 Medipix/Timepix 读出的微通道板 (MCP) 探测器

来源：Tremsin, A.S. 和 Vallerga, J.V. (2020)。配备 Medipix/Timepix 读出的微通道板 (MCP) 探测器的独特功能和应用。《辐射测量》，130，106228。

日期：2019 年 12 月 11 日

本综述论文介绍了一种新型混合型探测器，它结合了微通道板 (MCP) 放大器和 Medipix/Timepix 读出技术，可实现对低能粒子的高空间和时间分辨率探测。与传统的 MCP 或固态 Medipix/Timepix 探测器相比，这些混合探测器具有独特的功能，使其适用于多种应用，包括：

中子成像：MCP/Timepix 探测器已在散裂中子源上实现了一类新型能量分辨中子成像实验。中子成像的优势包括：

• 事件计数模式下，计数率超过 500 MHz
• 热中子探测效率高达 50%，冷中子探测效率高达 70%
• 亚 15 μm 分辨率的高空间分辨率成像
• 高时间分辨率，可实现亚 μs 时间分辨率的时间分辨成像
• 光子计数：MCP/Timepix 探测器为以下应用提供优势：

• 质谱：MCP/Timepix 探测器已成功应用于飞行时间质谱成像，能够在单次测量中获取不同质荷比物质的时间分辨图像。
• 符合速度图成像：使用 MCP 放大器结合基于 Timepix 的读出器的实验已用于符合速度图成像。
• 离子-离子符合测量：在离子-离子符合测量的实验装置中，已使用直接耦合的MCP放大器和四通道Timepix读出器。
• 磷光寿命成像：基于Timepix的光子计数系统已展现出同时测量大量像素寿命曲线的潜力。

本文还重点介绍了这些混合探测器的优缺点。

优点：

• 由于每个像素都充当独立计数器，计数率能力提升（高达 GHz 计数率）。
• 由于 Timepix 读出芯片噪声水平低，降低了 MCP 增益要求，从而提高了局部计数率能力并延长了 MCP 寿命。
• 能够同时编码多个事件。

缺点：

• 在真空环境下工作，需要高电压，对散热造成挑战。
• MCP 和读出芯片之间的间隙存在死区。
• 由于 MCP 中的事件放大，入射粒子能量信息丢失。
• 与传统阳极相比功耗较高。

作者最后讨论了未来的改进，包括以下方面的开发：

• MCP 探测器与 Timepix3 读出芯片相结合，可增强中子计数能力。
• 通过平铺 Timepix4 芯片实现更大面积的探测器，有利于中子成像和望远镜应用。
• 基于 Timepix4 的探测器，时间分辨率约为 0.2 ns，可用于荧光寿命成像和其他需要高时间分辨率的应用。

作者对未来发展和应用持乐观态度。这些探测器。

来源：https://www.sciencedirect.com/science/article/am/pii/S1350448719305141