极紫外波段微通道板光子计数位置灵敏阳极成像探测器性能研究

论文摘要

地球磁层作为保护地球免受太阳活动影响的一道天然屏障，它的分布变化直接影响到人类大多数的航天活动以及无线电通讯等，而磁场的对流过程非常复杂，目前主要是通过监控等离子体层的结构及分布变化从而推导出地球磁层的变化情况。本文研究的基于楔条形位敏阳极的微通道板（MCP）光子计数成像探测器就是用于探测地球等离子体层中He+与太阳粒子共振散射产生的30.4nm辐射并对其计数成像，再利用等离子体沿着线方向的叠加密度与散射光的强度成正比这一特性反推出等离子的密度分布。基于楔条形阳极的MCP光子计数成像探测系统主要由MCP堆、楔条形阳极、位置读出电路以及数据采集和图像处理软件组成。入射到MCP堆的光子产生光电子，光电子经MCP堆的电子倍增后，输出的电子云被楔条形位敏阳极收集，后续的位置读出电路对阳极输出的电脉冲信号进行处理最终获得入射光子的（X,Y）坐标，即两维图像，该种探测器的特性主要包括空间分辨率、暗计数率、脉冲高度分布等，本论文主要研究了MCP堆的预处理对探测器上述性能的影响。MCP堆的预处理是指使用高温烘烤和电子清刷手段去除MCP通道中所含有的气体达到减小或完全消除离子反馈噪声的过程，本文首先通过对几个MCP堆的预处理实验，研究了MCP堆的预处理对楔条形阳极的MCP光子计数成像探测器的空间分辨率、暗计数率、脉冲高度分布等的影响；其次，研究了温度、MCP堆所加高压对预处理后的探测器空间分辨率、暗计数率、脉冲高度分布等的影响，实验结果表明，暗计数率受温度影响较大，温度越高暗计数率也越大，随着MCP堆所加高压的增大，MCP堆的增益也随之增大，分辨率相应变好。本文的创新之处在于建立了MCP堆预处理试验装置，并对EUV相机所用MCP位置灵敏阳极光子计数成像探测器的MCP堆进行了预处理研究，通过大量实验研究了预处理前后探测器空间分辨率、暗计数、增益均匀性等性能的变化，研究表明经过预处理的微通道板光子计数成像探测器暗计数率降至0.53counts/s cm2，分辨率达到125μm。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 相关领域的研究现状
• 1.3 本文的主要研究内容及成果
• 第二章 微通道板位敏阳极探测器
• 2.1 微通道板
• 2.2 位敏阳极
• 第三章 EUV 相机探测器结构及微通道板堆的预处理
• 3.1 基于楔条形阳极的微通道板光子计数成像探测器
• 3.2 微通道板的预处理
• 第四章 基于楔条形阳极的微通道板光子计数成像探测器性能研究41
• 4.1 微通道板光子计数成像探测器暗噪声的一般特性
• 4.2 探测器暗噪声的主要来源
• 4.3 微通道板光子计数成像探测器的最大输出计数率
• 4.4 探测器成像的脉冲高度分布和增益均匀性
• 4.5 微通道光子探测系统的分辨率
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 研究展望
• 参考文献
• 在学期间学术成果情况
• 指导教师及作者简介
• 致谢