High Speed Large Format Photon Counting Microchannel Plate Imaging Sensors

高速大幅面光子计数微通道板成像传感器

引用

Siegmund, O. H. W., Ertley, C., Vallerga, J. V., Craven, C. A., Popecki, M. A., O’Mahony, A., & Minot, M. J. (年份)。高速大幅面光子计数微通道板成像传感器。以会议论文集的名义发表（页码）。

关键词

  • 微通道板
  • 光子计数
  • 成像
  • 时序

简介

原子层沉积 (ALD) 技术正在推动大型、稳定的微通道板 (MCP) 探测器的开发，其应用范围涵盖天文学、遥感、生物成像和高能物理等领域。

摘要

本文探讨了一种用于光子计数成像传感器的新型微通道板 (MCP) 技术。这些新型 MCP 在硼硅酸盐微毛细管阵列上使用原子层沉积 (ALD) 技术，以改进传统 MCP 的性能和尺寸限制。

ALD MCP 相较于传统 MCP 的性能改进：

  • ALD MCP 的使用寿命更长，增益更稳定。
  • ALD MCP 降低了背景辐射水平。
  • ALD MCP 中使用的硼硅酸盐玻璃比标准 MCP 玻璃含有更少的放射性物质。

ALD MCP 的优势：

  • ALD MCP 的尺寸比传统 MCP 更大，可实现 20 厘米或更大的尺寸。
  • 由于硼硅酸盐基底材料的弹性和耐高温特性，ALD MCP 非常坚固。
  • ALD 工艺可以制造具有曲面的 MCP，这对于匹配圆柱形或球形的仪器焦平面非常有用。

ALD MCP 性能测试：

作者对各种规格和配置的 ALD MCP 进行了测试，部分研究结果总结如下：

  • 对 33 毫米和 20 厘米 ALD MCP 的测试表明，ALD MCP 的增益、脉冲幅度分布和电阻与传统 MCP 相似。
  • ALD MCP 表现出较高的增益，其中 20 厘米 ALD MCP 对的增益达到 10^7 或更高。
  • ALD MCP 的背景辐射率非常低，约为 0.028 个事件/厘米-2/秒-1，与宇宙射线μ子的预期辐射率相当。
  • 使用 20 厘米 ALD MCP 三重态进行的测试显示，其空间分辨率约为 60 微米半高宽 (FWHM)。
  • ALD MCP 对穿透辐射的灵敏度可能低于传统 MCP。例如，测试表明，第二代硼硅酸盐原子层沉积 (ALD) MCP 对约 1 MeV 伽马射线的探测效率可能低至 0.25%。

ALD MCP 的应用

  • 作者制作了两个密封管来测试 ALD MCP，一个采用 GaN 光电阴极，另一个采用标准双碱光电阴极。
  • 他们还参与了一项合作，旨在开发一个 20 厘米见方的密封管探测器。

来源：https://amostech.com/TechnicalPapers/2015/Poster/Siegmund.pdf

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