Al2O3/MgO复合膜层对微通道板性能的影响

目的 大幅提高微通道板增益,延长寿命.方法 采用原子层沉积技术(ALD)在微通道板(MCP)大长径比(40:1)通道内壁沉积Al2O3/MgO复合膜层材料,对通道内壁二次电子发射层进行增强,改善其二次电子发射特性.通过设计复合膜层结构,采用Al2O3膜层保护易潮解的MgO膜层,提高复合膜层的稳定性.研究MgO膜层沉积工艺,基于SEM检测,实现在大长径比通道内制备出厚度均匀(不均匀性为3.8％)的膜层.研究MgO膜层厚度、沉积温度对MCP增益以及双片叠加增益达到107时工作电压的影响,确定最佳的复合膜层制作工艺.结果 通过采用20 cycles Al2O3膜层进行封装保护,使表面制备复合膜层MCP在氮气柜中可稳定存储14 d.试验MgO最佳的膜层沉积工艺:沉积温度为210℃,膜层厚度为50 cycles(6.1 nm).优化的"三明治"型复合膜层结构Al2O3/MgO/Al2O3,沉积循环次数分别为5/50/20.在550 V电压下,复合膜层的MCP增益较常规MCP提高了3.9倍,应用于微通道板型光电倍增管(MCP-PMT)中,工作电压从1880 V降低至1740 V,同时能量分辨率与峰谷比性能得到提升,寿命达到10 C/cm2以上.结论 在MCP上制作Al2O3/MgO复合膜层材料,能够有效提高其增益,降低应用器件的工作电压,同时延长MCP寿命.采用Al2O3膜层进行封装保护,对于MgO材料应用于MCP等光电探测元器件有非常重要的作用,同时MgO材料的应用可拓展MCP在探测活性离子等方面的应用.     

原子层沉积法制备微通道板发射层的性能

随着微通道板的不断发展与完善,通过改善传统工艺提升其性能越来越困难,开发提升微通道板性能的新技术迫在眉睫。纳米薄膜材料的发展及其制备技术的成熟为微通道板的发展提供了契机,利用原子层沉积技术在通道内壁沉积一层氧化铝纳米薄膜,作为二次电子发射功能层,可以增强通道内壁的二次电子发射能力,从而提升微通道板的增益性能。通过优化原子层沉积工艺参数可以在微通道板的通道内壁沉积厚度均匀的氧化铝薄膜。研究结果表明,微通道板增益随沉积氧化铝厚度的变化而变化,在氧化铝厚度为60 cycles时,施加偏压800 V时增益可达56 000,约为正常微通道板增益的12倍。