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Vernier阳极探测器及其电子读出电路的设计

gecimao 发表于 2019-05-09 04:28 | 查看: | 回复:

  紫外探测技术是继红外和激光探测技术之后发展起来的又一军民两用光电探测技术。早在20世纪50年代,人们就开始了对紫外探测技术的研究。EUV探测器是利用30.4 nm波长的极紫外成像技术对地球等离子体层成像,可以得到地球周围整个磁层的分布,用来进行空间环境探测和研究太阳扰动期间的变化。

  2007年10月24日,我国“嫦娥”一号卫星成功发射,标志着我国进入具有深空探测能力的国家行列。目前,“嫦娥探月计划”二期工程中开展月基地球等离子体层EUV成像实验,研究地球空间环境变化,为灾害性环境变化提供观测数据。

  本课题组对极紫外成像探测系统进行了技术研究,并在阳极设计和电路信号处理方面取得了较好的成绩。

  阳极探测器按照位置敏感方式可分为两种:一种是单元型,如MAMA型;一种是连续性,如电阻阳极、WSA、Delay-line、Vernier等。其中Vernier阳极相比于其他阳极具有较高的光子计数率和位置分辨率,因此,本文主要介绍Vernier阳极。

  阳极探测器主要由光阴极、MCP、位敏阳极和电子读出电路组成。阳极探测器基本结构示意图如图1所示。单光子光源通过输入窗口到达光电阴极产生电子,再通过V型级联的MCP倍增产生电子云,在加速电场作用下到达Vernier阳极,形成多路的电子脉冲。多路信号通过电子读出电路处理后,经软件解码形成灰度图像。

  用来收集电子云的阳极面板结构如图2所示,共有6个电极收集电荷,它们之间相互绝缘。在横向,每个电极的面积按正弦变化,且它们之间相差120°,正弦曲线的相位随着横向线性变化。每个电极上收集到的电荷量大小Q也随位置按正弦变化,且电荷量Q正比于收集电荷的电极面积SQ,由于正弦曲线波长远大于电极宽度,在电子云覆盖的每个电极面积内,使得电子云质心位置与电极宽度成正比,因此可以得到电极上质心位置的相位值θ,通过θ值可以得到横坐标x值,当两组电极的x值相同,就可以得到光子在阳极面板上的坐标位置。

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