微通道板 (MCP)
微通道板 (MCP)
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MCP 的目标对象:电子、(+/-)离子、真空紫外线、X 射线
规格
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微通道板(MCP)尺寸
微通道的直径决定了板的空间分辨率和增益。
- 典型值:5um,6um,8um,10um,12um
微通道板(MCP)的厚度会影响增益。
- 微通道板(MCP)的典型厚度为0.3-0.5mm
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长径比
微通道板(MCP)的长度几乎等于通道的厚度。
- 典型范围:40 - 80。
通道长度 (L) 与通道直径 (d) 之比即为长径比 (L/D)。
微通道板(MCP) 的增益与长径比 (L/D) 密切相关。
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堆叠微通道板(MCP)
输出电子数与输入粒子或光子数之比用于测量板的放大系数。
- 1 级典型增益:10^3 - 10^4
- 2 级(Chevron)典型增益:10^6
- 3 级(Z 形堆叠)典型增益:10^7 - 10^8
注:使用堆叠而不是高 L/D 比的微通道板(MCP)。
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偏置角
微通道法线方向与轴线之间的夹角,会影响微通道的二次发射概率和增益均匀性。
- 典型值:6°,12°。
可定制以下角度:
- 0° - 准直和滤波;
- 5° - 光子;
- 8° - 电子;
- 12° - 离子
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开孔面积比(OAR)
微通道总面积与板有效面积之比,表示可进入通道的入射粒子或光子的比例。
- 典型值:55%-65%;
- 最大值:70%-80%
注:
OAR 越高,一次电子越容易进入通道。
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格式
形状
- 圆形、矩形
尺寸
- 最大范围:直径100mm - 直径120mm
- 典型范围:直径25mm - 直径75mm
- 最小范围:直径15mm
有用面积:
- 尺寸的70 - 90%
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制造与材料
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Resistance
The resistance is the electrical resistance of the MCP material, which affects the voltage and current required to operate the MCP.
- Typical Value: 10MΩ - 300MΩ
Note:
Although lower resistance can improve theoretical performance, but it could also result in a high current and heating problem which finally degrade the performance.
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Dark Current
The current generated by the plate in the absence of any input particles or photons that represents the noise level of the plate.
- Typical Value: 0.5 pA·cm2
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Saturation Effects
Saturation effects in MCP are the phenomena that limit the performance and the reliability of the MCP detector when the input signal or the output voltage is too high..
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端面扰流
微通道板(MCP)中的端面扰流是指电极材料在微通道板(MCP)输出表面沉积到孔隙中,沉积深度可达数个孔径。该技术有助于聚焦微通道板(MCP)输出的电子,降低其横向速度。输出侧的端面扰流可以提高空间分辨率,但会降低增益。
应用
图像增强器:图像增强器使用微通道板(MCP)来放大微光图像,例如夜视或荧光显微镜。输入的光子由光电阴极转换为电子,然后由微通道板(MCP)倍增,最后由荧光屏转换回光子。
光电倍增器:光电倍增器使用微通道板(MCP)来检测和测量单个光子,例如在光谱或闪烁计数中。输入的光子由光电阴极转换为电子,然后由微通道板(MCP)倍增,最后由阳极收集。
粒子探测器:粒子探测器使用微通道板(MCP)来检测和测量单个粒子,例如电子、离子或中子。输入的粒子要么直接由微通道板(MCP)倍增,要么在进入微通道板(MCP)之前由转换层转换为电子。然后,输出电子由阳极或位置敏感探测器收集。

微通道板在图像增强器中的应用
工作原理
一个功能齐全的微通道板 (MCP) 探测器可能包含以下组件:
- 光电阴极:这是一种薄层材料,通过光电效应将入射光子转换为一次电子。光电阴极连接到微通道板 (MCP)的输入窗口,并施加负偏压。
- 微通道板:这是一种薄玻璃或陶瓷晶片,包含数百万个微管(微通道),这些微管彼此平行,并垂直于输入和输出表面。微通道的内壁涂有一层材料,当受到一次电子撞击时,会发射二次电子。微通道也施加了高压偏压,使电子加速向输出端运动。当电子穿过微通道时,它们会与通道壁碰撞并产生更多的二次电子,从而产生级联放大。
- 阳极:这是一种金属层,用于收集来自微通道板的放大电子并将其转换为电信号。阳极可以根据应用具有不同的形状和配置。例如,它可以是单片金属片、电阻层、分段阵列或荧光屏。阳极还可以通过映射入射光子在光电阴极上的位置来提供空间分辨率。
- 当光子撞击光电阴极时,它会发射出一个具有特定能量和方向的初级电子。
- 初级电子进入微通道板,并在电场的作用下加速,向输出端发射。
当初级电子穿过微通道时,它会与通道壁碰撞并发射出一个或多个二次电子。 - 二次电子也会被电场加速,并与通道壁碰撞,产生更多的二次电子。此过程重复进行,直到电子雪崩到达微通道的输出端。
- 输出电子被阳极收集,并转换成与入射光子相对应的电脉冲。
咨询表
参考
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Characterization of Polycapillary Optics Instal...
Citation Title: Characterization of Polycapillary Optics Installed in an Analytical Electron Microscope Authors: Akira Takano, Keisuke Maehata, Naoko Iyomoto, Toru Hara, Kazuhisa Mitsuda, Noriko Yamasaki, and Keiichi Tanaka Journal: JPS...
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Phase Imaging Using Focused Polycapillary Optics
Citation Opt Commun. 2016 June 15; 369: 28–37. doi:10.1016/j.optcom.2016.02.017. Keywords X-ray imaging Polycapillary optic Edge enhancement Weak attenuation model (WA) Phase-attenuation duality (PAD) Brief This article examines a technique for...
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Road to micron resolution with a color X-ray ca...
Citation Nowak, S.H., Petric, M., Buchriegler, J. et al. Road to micron resolution with a color X-ray camera – polycapillary optics characterization. Keywords X-ray fluorescence (XRF) Polycapillary optics Spatial Resolution...
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