微通道板近紫外量子效率測量及成像研究
發(fā)布時間：2021-11-10 16:12
提出了一種通過測量微通道板輸出電流及增益來計算光電流,從而測量出微通道板量子效率的方法,并用該方法測量了微通道板在近紫外（200～380nm）的量子效率.測量結(jié)果表明,微通道板的量子效率很低,并且隨波長增加而快速下降,200nm波長處的量子效率為10-4數(shù)量級,320nm波長處的量子效率為10-8數(shù)量級,大于340nm波長處的量子效率極低且趨近于零.微通道板及熒光屏組成的成像器件可以對酒精燈火焰成像,但圖像較稀疏,而傳統(tǒng)Cs2Te光電陰極紫外成像器件的圖像卻較密實,這與微通道板量子效率低,Cs2Te光電陰極量子效率高的情形一致.在該成像器件的前端放置一片350nm波長的高通濾光片后,所成的酒精燈火焰圖像消失.對被照射目標(biāo)成像時,如果照射光源為254nm的汞燈,則可以成像;但如果照射光源為365nm汞燈,則不能成像.說明微通道板的光譜響應(yīng)主要在350nm波長以下,與其量子效率的測量結(jié)果一致.最后測量得到該成像器件的分辨力為32lp/mm,與傳統(tǒng)Cs2Te光電陰極紫外成像器件的分辨...
【文章來源】：光子學(xué)報. 2020,49(03)北大核心EICSCD
【文章頁數(shù)】：7 頁
【部分圖文】：
MCP光電子產(chǎn)生示意圖
由于MCP產(chǎn)生的光電流被限制在通道內(nèi)運動，因此無法測量．然而該光電流經(jīng)過MCP倍增后的輸出電流卻是可以測量的．如果能測量出MCP的增益，那么輸出電流除以MCP的增益即為所需測量的光電流，所以MCP所產(chǎn)生的光電流可以采用間接的方法來測量．通過這一方法測量MCP的光電流，需要一支特別的測試樣品，該測試樣品是一支只有一半光電陰極的雙MCP成像器件，其結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括輸入窗、MCP（兩片V型堆疊）、鍍鋁熒光屏以及光纖面板（Fiber Optical Plate,FOP）輸出窗．為了便于區(qū)分，把陰極窗上有光電陰極的區(qū)域稱為A區(qū)，沒有光電陰極的區(qū)域稱為B區(qū)．當(dāng)一束紫外線入射到陰極窗的A區(qū)時，紫外線穿過陰極窗后激發(fā)光電陰極發(fā)射光電流，光電流經(jīng)MCP倍增，從MCP輸出端輸出．測量出光電流以及MCP的輸出電流，就可測量出MCP的增益．當(dāng)一束紫外線入射到陰極窗的B區(qū)時，紫外線穿過陰極窗后激發(fā)MCP發(fā)射光電流，光電流經(jīng)MCP倍增，從MCP輸出端輸出．測量出該電流并除以MCP的增益，就可以計算出MCP的光電流，也就可以測量出MCP光譜靈敏度，再通過換算可以得到量子效率．具體測量方法為：在測試樣品的陰極與MCP輸入端之間施加一定的陰極電壓Vc，并以波長為λ0的一束光照射測試樣品陰極窗的A區(qū)，測量出光電陰極的光電流Ic1（λ0）．在光路中加入濾光片，保持測試樣品陰極電壓Vc不變，在MCP的輸入端與輸出端之間施加一定的MCP電壓VMCP，在MCP輸出端與陽極（熒光屏）之間施加一定的陽極電壓Va，然后測量MCP的輸出電流Ia1（λ0），之后計算出MCP的增益GMCP，即
MCP量子效率測量裝置結(jié)構(gòu)原理見圖3，包括激光泵浦氣體放電燈光源、中性濾光片、光柵單色儀、石英光纖束、陰極電流表Mc（微安表）、陽極電流表Ma（皮安表）以及測試電源．測試樣品（編號：3242#）輸入窗材料為氟化鎂，MCP（兩片V型堆疊）型號為Φ25/6．該樣品的光電陰極（S20）采用轉(zhuǎn)移陰極技術(shù)制作．制作過程中，將陰極玻璃窗遮擋一半，使光電陰極只能制作在其未受到遮擋的部分．測試電源包括V1、V2、V3和V4共4路輸出（電位可調(diào)），分別連接測試樣品的陰極、MCP輸入、MCP輸出以及陽極．具體測量過程為：打開光源、單色儀以及測試電源，調(diào)節(jié)V1電位為0V,V2電位為200V，關(guān)閉V3及V4電位輸出（不使用）．設(shè)置單色儀的出射波長λ0為500nm．在測試光路中移除濾光片，利用光纖將出射光傳輸?shù)綔y試樣品陰極窗的A區(qū)位置上，利用陰極電流表Mc測得陰極電流Ic1（λ0）為0.382μA．在測試光路中加入濾光片，調(diào)節(jié)測試電源V1電位為-1 800V,V2電位為-1 600V,V3電位為0V,V4電位為50V．利用陽極電流表Ma測得陽極電流Ia1（λ0）為0.089μA．關(guān)閉V1輸出（不使用），保持V2、V3以及V4的電位不變．將濾光片移除測試光路，設(shè)置單色儀的出射波長λ為200nm，利用光纖將出射光傳輸?shù)綔y試樣品陰極窗的B區(qū)位置上，利用陽極電流表Ma測得陽極電流Ia2（λ）為0.287μA．將以上測量數(shù)據(jù)代入式（5），即可計算出MCP對于200nm波長的量子效率Y（λ）為1.1×10-4，其中500nm波長的中性濾光片透過率τ（λ0）為1×10-5,200nm波長的E（λ）為0.71×10-6 W．根據(jù)以上測量方法，設(shè)置單色儀不同的輸出波長，就可以測量出MCP在近紫外波段內(nèi)的量子效率．另外通過改變MCP電壓，即可測量出MCP在不同電壓（增益）條件下的量子效率．MCP在不同波長和不同電壓條件下量子效率Y的測量結(jié)果見表1，其中波長的范圍為200～380nm,MCP的電壓分別為1500V、1600V以及1700V．表1中的Y1500V、Y1600V以及Y1700V分別表示MCP在1 500V、1 600V以及1 700V電壓條件下的量子效率．另外MCP在以上三種電壓下的增益分別為10 800、23 000以及39 000.
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]遠(yuǎn)紫外光子計數(shù)成像探測器檢測方法及分析[J]. 張宏吉,何玲平,王海峰,鄭鑫,韓振偉,宋克非,陳波. 激光與光電子學(xué)進展. 2018(06)
[2]Cs2Te紫外光電陰極帶外光譜響應(yīng)研究[J]. 李曉峰,姜云龍,李靖雯,姬明,李金沙,張勤東. 紅外技術(shù). 2015(12)
[3]紫外像增強器用于電力安全檢測的研究[J]. 匡蕾,顧燕. 紅外技術(shù). 2015(11)
[4]微通道板的離子反饋對像增強器性能升級的影響分析及改進途徑探究[J]. 潘京生,邵愛飛,孫建寧,蘇德坦,陸強. 紅外技術(shù). 2015(04)
[5]電暈放電紫外成像檢測光子數(shù)的距離修正[J]. 王勝輝,馮宏恩,律方成. 高電壓技術(shù). 2015(01)
[6]K2Te（Cs）日盲紫外光電陰極研究[J]. 李曉峰,趙學(xué)峰,陳其鈞,王志宏. 光子學(xué)報. 2014(06)
[7]Rb2Te（Cs）日盲紫外光電陰極研究[J]. 李曉峰,趙學(xué)峰,張昆林,李全保,王志宏. 紅外技術(shù). 2013(09)
[8]微通道板像增強器動態(tài)范圍測試技術(shù)研究[J]. 拜曉鋒,尹雷,程宏昌,胡文,賀英萍. 光學(xué)與光電技術(shù). 2012(05)
[9]高量子效率碲化銫紫外日盲陰極研制[J]. 韋永林,趙寶升,賽小鋒,劉永安,曹希斌. 真空科學(xué)與技術(shù)學(xué)報. 2012(07)
[10]微通道板光子計數(shù)成像探測器預(yù)處理實驗研究[J]. 尼啟良,卜紹芳,劉世界,何玲平,張宏吉. 光子學(xué)報. 2012(06)
本文編號：3487548
【文章來源】：光子學(xué)報. 2020,49(03)北大核心EICSCD
【文章頁數(shù)】：7 頁
【部分圖文】：
MCP光電子產(chǎn)生示意圖
由于MCP產(chǎn)生的光電流被限制在通道內(nèi)運動，因此無法測量．然而該光電流經(jīng)過MCP倍增后的輸出電流卻是可以測量的．如果能測量出MCP的增益，那么輸出電流除以MCP的增益即為所需測量的光電流，所以MCP所產(chǎn)生的光電流可以采用間接的方法來測量．通過這一方法測量MCP的光電流，需要一支特別的測試樣品，該測試樣品是一支只有一半光電陰極的雙MCP成像器件，其結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括輸入窗、MCP（兩片V型堆疊）、鍍鋁熒光屏以及光纖面板（Fiber Optical Plate,FOP）輸出窗．為了便于區(qū)分，把陰極窗上有光電陰極的區(qū)域稱為A區(qū)，沒有光電陰極的區(qū)域稱為B區(qū)．當(dāng)一束紫外線入射到陰極窗的A區(qū)時，紫外線穿過陰極窗后激發(fā)光電陰極發(fā)射光電流，光電流經(jīng)MCP倍增，從MCP輸出端輸出．測量出光電流以及MCP的輸出電流，就可測量出MCP的增益．當(dāng)一束紫外線入射到陰極窗的B區(qū)時，紫外線穿過陰極窗后激發(fā)MCP發(fā)射光電流，光電流經(jīng)MCP倍增，從MCP輸出端輸出．測量出該電流并除以MCP的增益，就可以計算出MCP的光電流，也就可以測量出MCP光譜靈敏度，再通過換算可以得到量子效率．具體測量方法為：在測試樣品的陰極與MCP輸入端之間施加一定的陰極電壓Vc，并以波長為λ0的一束光照射測試樣品陰極窗的A區(qū)，測量出光電陰極的光電流Ic1（λ0）．在光路中加入濾光片，保持測試樣品陰極電壓Vc不變，在MCP的輸入端與輸出端之間施加一定的MCP電壓VMCP，在MCP輸出端與陽極（熒光屏）之間施加一定的陽極電壓Va，然后測量MCP的輸出電流Ia1（λ0），之后計算出MCP的增益GMCP，即
MCP量子效率測量裝置結(jié)構(gòu)原理見圖3，包括激光泵浦氣體放電燈光源、中性濾光片、光柵單色儀、石英光纖束、陰極電流表Mc（微安表）、陽極電流表Ma（皮安表）以及測試電源．測試樣品（編號：3242#）輸入窗材料為氟化鎂，MCP（兩片V型堆疊）型號為Φ25/6．該樣品的光電陰極（S20）采用轉(zhuǎn)移陰極技術(shù)制作．制作過程中，將陰極玻璃窗遮擋一半，使光電陰極只能制作在其未受到遮擋的部分．測試電源包括V1、V2、V3和V4共4路輸出（電位可調(diào)），分別連接測試樣品的陰極、MCP輸入、MCP輸出以及陽極．具體測量過程為：打開光源、單色儀以及測試電源，調(diào)節(jié)V1電位為0V,V2電位為200V，關(guān)閉V3及V4電位輸出（不使用）．設(shè)置單色儀的出射波長λ0為500nm．在測試光路中移除濾光片，利用光纖將出射光傳輸?shù)綔y試樣品陰極窗的A區(qū)位置上，利用陰極電流表Mc測得陰極電流Ic1（λ0）為0.382μA．在測試光路中加入濾光片，調(diào)節(jié)測試電源V1電位為-1 800V,V2電位為-1 600V,V3電位為0V,V4電位為50V．利用陽極電流表Ma測得陽極電流Ia1（λ0）為0.089μA．關(guān)閉V1輸出（不使用），保持V2、V3以及V4的電位不變．將濾光片移除測試光路，設(shè)置單色儀的出射波長λ為200nm，利用光纖將出射光傳輸?shù)綔y試樣品陰極窗的B區(qū)位置上，利用陽極電流表Ma測得陽極電流Ia2（λ）為0.287μA．將以上測量數(shù)據(jù)代入式（5），即可計算出MCP對于200nm波長的量子效率Y（λ）為1.1×10-4，其中500nm波長的中性濾光片透過率τ（λ0）為1×10-5,200nm波長的E（λ）為0.71×10-6 W．根據(jù)以上測量方法，設(shè)置單色儀不同的輸出波長，就可以測量出MCP在近紫外波段內(nèi)的量子效率．另外通過改變MCP電壓，即可測量出MCP在不同電壓（增益）條件下的量子效率．MCP在不同波長和不同電壓條件下量子效率Y的測量結(jié)果見表1，其中波長的范圍為200～380nm,MCP的電壓分別為1500V、1600V以及1700V．表1中的Y1500V、Y1600V以及Y1700V分別表示MCP在1 500V、1 600V以及1 700V電壓條件下的量子效率．另外MCP在以上三種電壓下的增益分別為10 800、23 000以及39 000.
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]遠(yuǎn)紫外光子計數(shù)成像探測器檢測方法及分析[J]. 張宏吉,何玲平,王海峰,鄭鑫,韓振偉,宋克非,陳波. 激光與光電子學(xué)進展. 2018(06)
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[4]微通道板的離子反饋對像增強器性能升級的影響分析及改進途徑探究[J]. 潘京生,邵愛飛,孫建寧,蘇德坦,陸強. 紅外技術(shù). 2015(04)
[5]電暈放電紫外成像檢測光子數(shù)的距離修正[J]. 王勝輝,馮宏恩,律方成. 高電壓技術(shù). 2015(01)
[6]K2Te（Cs）日盲紫外光電陰極研究[J]. 李曉峰,趙學(xué)峰,陳其鈞,王志宏. 光子學(xué)報. 2014(06)
[7]Rb2Te（Cs）日盲紫外光電陰極研究[J]. 李曉峰,趙學(xué)峰,張昆林,李全保,王志宏. 紅外技術(shù). 2013(09)
[8]微通道板像增強器動態(tài)范圍測試技術(shù)研究[J]. 拜曉鋒,尹雷,程宏昌,胡文,賀英萍. 光學(xué)與光電技術(shù). 2012(05)
[9]高量子效率碲化銫紫外日盲陰極研制[J]. 韋永林,趙寶升,賽小鋒,劉永安,曹希斌. 真空科學(xué)與技術(shù)學(xué)報. 2012(07)
[10]微通道板光子計數(shù)成像探測器預(yù)處理實驗研究[J]. 尼啟良,卜紹芳,劉世界,何玲平,張宏吉. 光子學(xué)報. 2012(06)
本文編號：3487548
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