微通道板的离子反馈对像增强器性能升级的影响分析及改进途径探究

通过引入像增强器噪声因子的概念,对几种典型的像增强器的有效量子效率进行了评比,分析了MCP工作状态下由倍增电子引发的离子反馈对像增强器的影响,说明了无论是砷化镓光阴极像增强器,还是多碱光阴极像增强器,要实现面向四代像增强器品质因数的性能升级,实现低离子反馈低噪声因子MCP都具有同等的必要性和重要性。而通过对MCP玻璃成份的优化改进,结合对MCP基体玻璃的晶化处理,达到对MCP基体的微结构改性,抑制产生离子反馈的有害物种在MCP通道内壁表面的形成,是实现低离子反馈MCP的有效技术途径。     

MCP噪声因子特性研究

微通道板(简称MCP)是决定像增强器信噪比的关重件,MCP的噪声因子是对MCP噪声特性进行评价研究的主要参数。通过对不同材料、不同腐蚀工艺、不同烧氢工艺制备的MCP以及不同工作条件下MCP的噪声因子进行测试分析,研究不同制备工艺、不同工作条件下MCP的噪声特性,最终得出了最优噪声性能的MCP制备工艺和工作条件,结果表明采用B材料,采用混合类腐蚀液腐蚀工艺,尽可能长的烧氢时间,可获得较低噪声因子的MCP,同时适当增加入射电子能量和微通道板工作电压以改善通道板噪声特性,提高像管成像质量,这些研究成果为进一步降低MCP噪声因子提供了理论和工艺指导。     

微通道板斜切角对像增强器性能的影响研究

采用试验对比分析的方法,从MCP斜切角对像增强器的MCP噪声因子、分辨力、MCP增益三方面的影响展开研究。试验结果表明,MCP斜切角在5°～12°范围内时,MCP噪声因子与MCP斜切角呈抛物线关系,当MCP斜切角为9°时,MCP噪声因子最小;分辨力与斜切角呈负相关关系,当MCP斜切角为5°时,分辨力最大;MCP增益随斜切角的增加呈抛物线变化,当MCP斜切角为9°时,MCP增益最大。这主要是因为改变MCP斜切角后,光电子进入MCP通道前端二次电子发射层的角度深度不同,激发出的二次电子数及电子在MCP输出端形成的散射斑半径存在差异。若要选择最佳MCP斜切角,必须综合考虑不同场景下对像增强器主要性能指标的要求。     

MCP中单通道电子倍增参数的Monte Carlo模拟计算

本文用Monte Carlo方法对电子在MCP单通道中传输,碰撞和次级发射的整个过程进行了模拟。给出了MCP中次级电子能量分布表达式。计算了MCP中单通道电子倍增的有关参数,并对比实验数据讨论了模型及其结果的合理性。     

国产V型MCP和Z型MCP的增益特性研究

采用多级MCP级联技术可大大提高MCP的增益。本文主要介绍了国产V型和Z型2种级联MCP的结构、增益特性测量,并对其测量结果进行了较详细的分析。     

采用干法刻蚀进行微通道板扩口理论模型研究

开口面积比是微通道板（MCP）重要的性能指标,在MCP输入面进行扩口,对于MCP的探测效率、噪声因子等参数有显著的提升作用,在微光夜视仪、粒子探测器等军用、民用领域具有巨大的应用潜力。采用湿法腐蚀进行微通道板扩口,面临工艺一致性差、选择性腐蚀造成锥度尺寸难以达标等难题,实质性批量应用非常困难。针对扩口MCP难以制作和应用的问题,提出一种采用干法刻蚀进行MCP扩口的方法,阐述了干法刻蚀进行MCP扩口原理及可行性。通过建立理论模型研究干法刻蚀工艺参数如刻蚀角度、刻蚀时间等对于MCP开口面积比、通道内刻蚀深度、通道内壁刻蚀锥度等性能参数的影响,计算出合适的工艺参数范围,为开展实验研究奠定了基础。     

微通道板大量放气的原因

本文分析了微通道板(MCP)在烘烤和电子轰击下大量放气的机理,结合有关实验数据给出了放气成分及放气量的相对大小。指出:放出的这些气体不仅对光阴极有毒害,而且对MCP自身的次级电子发射性能还有不良影响,即降低次级电子产额。在此基础上提出了解决MCP大量放气的方法。     

微通道板输出电极的最佳深度

本文给出了微通道板(MCP)输出电极的最佳深度表达式。在此最佳条件下,MCP输出电子能量分布(EDOE)曲线只有锐的低能主峰,它的半宽度达到极限值,能在极限空间分辨率下工作。解释了以前所报道的MCP的EDOE特性,那实际上是偏离最佳条件下的MCP的特性。     

低阻MCP在直流模式下的线性动态范围

对国产低电阻微通道板（microchannel plate, MCP）在直流模式下的线性动态范围开展了详细研究。利用深紫外光源（低压汞灯）激发蒸镀有金阴极的MCP，获得较宽范围的输入电流，进而测试了与低阻MCP线性动态范围相关的各项参数，包括电阻、增益、传导电流以及最大最小输入电流等。结果表明：降低体电阻能够有效提高MCP的线性动态范围，其最大和最小输入电流之间跨越6个数量级；该低阻MCP在3种不同工作电压下，最大输出电流为传导电流的16%～19%，与国际上高输出技术MCP相比，性能相当，能够应用于相关领域。     

无碳污染微通道板电子透射膜

提出利用静电贴膜技术制备无碳污染MCP电子透射膜工艺方案,探讨了贴膜与辉光气体放电的关系,制备了4nm厚MCP电子透射膜.实验测得该电子透射膜的成分只有铝和氧元素,MCP带膜前、后的体电阻和暗电流没有变化,MCP带膜后电子增益略有增加.     

微通道板防离子反馈膜性能的研究

介绍了微通道板（ＭＣＰ）防离子反馈膜在三代微光象增强器中的作用，测量了防离子反馈膜的电子透过特性和离子透过特性，比较了用带膜ＭＣＰ做成的二代薄片管和不带膜的ＭＣＰ做成的二代薄片管的脉冲幅度分布、寿命和阴极灵敏度衰减。实验发现，非晶态Ａｌ２Ｏ３防离子反馈膜能有效地透过电子，阻止反馈离子，降低闪烁噪声，延缓阴极灵敏度衰减，延长象管工作寿命。     

MCP噪声因子的理论分析

本文从理论上分析了MCP对输出信号信噪比的影响,推导了噪声因子的表达式,作了相应的数值计算。根据计算结果指出了降低MCP噪声因子的有效途径。     

InP基功率HEMT结构材料分子束外延生长研究

从 3个层面研究了分子束外延 Al0 .48In0 .52 As/ Ga0 .47In0 .53As/ In P功率 HEMT结构材料生长技术。首先 ,通过观察生长过程的高能电子衍射 (RHEED)图谱 ,确立了 Ga0 .47In0 .53As/ In P结构表面层的 MBE RHEED衍射工艺相图 ,据此生长的单层 Si-doped Ga0 .47In0 .53As(40 0 nm) / In P室温迁移率可达 6960 cm2 / V· s及电子浓度 1 .3 3 E1 7cm- 3。其次 ,经过优化结构参数 ,低噪声 Al0 .48In0 .52 As/ Ga0 .47In0 .53As/ In P HEMT结构材料的 Hall参数达到μ30 0 K≥ 1 0 0 0 0 cm2 / V· s、2 DEG≥ 2 .5 E1 2 cm- 2 。最后 ,在此基础之上 ,降低 spacer的厚度、在 Ga0 .47In0 .53As沟道内插入 Si平面掺杂层并增加势垒层的掺杂浓度获得了功率 Al0 .48In0 .52 As/ Ga0 .47In0 .53As/ In PHEMT结构材料 ,其 Hall参数达到μ30 0 K≥ 80 0 0 cm2 / V· s、2 DEG≥ 4 .0 E1 2 cm- 2 。     

可编程增益放大器MCP6S2X在多路信号采集中的应用

MCP6S2X系列是MicrochipTechnology公司推出的可编程增益放大器 ,可广泛用于多路模拟传输应用、信号采集、A/D转换驱动和信号测量系统中。文中介绍了MCP6S2X系列的结构和功能 ,并通过多路信号采集电路的比较说明了该芯片的主要特点。最后给出了一个MCP6S2X的实用电路。     

基于MCP的快速光子计数成像系统的设计方案

通常基于MCP的阳极探测系统获得图像的速度受到噪声和信号处理速度的限制,影响了图像的时间分辨率和空间分辨率。介绍了一种快速光子计数成像探测器,使用的阳极结构避免了需要高信噪比的信号测量电路,及模拟信号到数字信号的转换,缩短了电子信号处理的时间,能有效提高图像质量。阳极面板依据格雷码编码方式划分区域,因此从微通道板出来的电子云在位敏阳极上的质心位置,由成对电极上的电荷比较值来确定,省略了由模拟信号变为数字信号的过程。所以对比较器的要求较高,要有高的运算速度,前端电子学具有高速、低噪、线性的特性。在此对快速光子计数成像系统提出了整体设计方案,并得到初步的实验结果,证实方案可行。     

微通道板最佳倾斜角的设计

本文根据铅硅玻璃次级电子产额公式，计算了对应于不同入射能量的原初电子进入微通道板的最佳入射倾斜角。指出不同材料制作的微通道板（不同的微通道板皮玻璃料方），工作在不同的条件下（入射电子能量不同），就必须设计不同的倾斜角，否则微通道板的电子倍增潜力得不到充分发挥。     

CPT铷原子钟锁相环频率合成器设计和分析

基于CPT(相干布局囚禁)87铷原子钟设计出输出频率为3417 MHz的锁相环频率合成器,通过ADIsimPLL仿真出最佳环路带宽,环路滤波器参数以及相位噪声等,并通过STM32对锁相环芯片进行控制。对频率合成器进行了测试,电路尺寸为40 mm×40 mm,输出信号功率范围为-4 dBm^+5 dBm可调,输出信号噪声满足要求-88.65 dBc/Hz@1 kHz,-92.31 dBc/Hz@10 kHz,-104.63 dBc/Hz@100 kHz,杂散和谐波得到抑制,设计的频率合成器能很好的应用于原子钟的射频信号源。     

一种新的高增益MCP的设想

本文从理论上提出了一种高增益 MCP 的设想,即在现有的 MCP 通道内壁蒸镀上一层对本工作区域比较敏感的材料,使 MCP 的发射层与电子补充层从几何位置上分开。为了实现这一结构,本文提出了一些方法,供国内 MCP 研制与生产单位参考。从理论上来说,在成型后的 MCP 增益不符合要求时,可能使用这种方法通过后期工艺处理得到合格的 MCP;对于合格的 MCP,可以使其增益更高,从而能在低工作电压下使用,延长寿命减少噪声。     

数字电位器MCP41010在止鼾器中的应用

在设计的止鼾器恒流源电路中采用MCP41010数字电位器来改变恒流源对人体的刺激电流,从而可以根据人体对止鼾器刺激电流的适应程度适时改变电流的大小。在此介绍Microchip公司生产的MCP41010数字电位器的工作原理和主要特点,描述MCP41010的指令字格式。采用MCP41010作为恒流源电路的射极电阻,AVR单片机AT90S8535的I／O口与MCP41010相连接,单片机程序模拟MCP41010的SPI总线时序,从而达到改变阻值的目的。实验结果表明,使用MCP41010达到了很好的效果。