一种高能宇宙射线探测用MCP寿命测试方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种高能宇宙射线探测用MCP寿命测试方法及系统，用于解决目前通过标记像增强器的输出亮度增益变化来评估MCP寿命的方法容易产生系统误差的技术问题。本发明专利技术的测试方法为：将电子阴极、待测MCP样品以及阳极板依次置于高真空管内，将可调光阑和高真空管依次设置在高能量光源入射光路上；关闭可调光阑，打开高能量光源并对其进行标定；依次在阳极板、待测MCP样品及电子阴极上依次施加高压电场；对可调光阑的位置和孔径大小进行调节；电子依次经待测MCP样品和阳极板进行电子倍增和电子收集后，阳极板输出电流；检测阳极板的输出电流，并以激光强度最大值为基准，将测量区间内的激光强度做归一化处理；获得待测MCP样品的寿命。品的寿命。品的寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种高能宇宙射线探测用MCP寿命测试方法及系统


[0001]本专利技术涉及高能宇宙射线探测，具体涉及一种高能宇宙射线探测用MCP寿命测试方法及系统。

技术介绍

[0002]在高能宇宙射线探测过程中，为了实现对不同能量质子、离子的分辨，通常采用大动态范围、长寿命的像增强器作为探测设备。其中，微通道板(简称MCP)是一种二维结构的光电倍增器件，具有高增益、大动态范围、低噪声、高时间分辨率和高空间分辨率等特性，能够实现对电子、离子、紫外光子、α粒子、β粒子、γ粒子、中子、x射线等的探测，获得其在时间和空间上的特征，因此，目前通常使用微通道板作为微光信号探测和微光目标成像的核心器件。
[0003]微通道板的成功研制不仅提升了像增强器的增益，而且减少了像增强器的体积和重量，已广泛应用在宇宙探测、对地观测、海洋监测等高科技领域。但是微通道板对操作环境、制备技术和存储环境提出了更严格的要求，因此带来了增益的不稳定和寿命问题。为了探索微通道板在航天中的工程化应用，需要获取其有关平均寿命、增益失效和增益下降规律的各种模式，即准确的MCP寿命变化曲线，以期本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高能宇宙射线探测用MCP寿命测试方法，其特征在于，包括以下步骤：1】将电子阴极(4)、待测MCP样品(5)以及阳极板(6)依次置于整体封闭的高真空管内，且使待测MCP样品(5)和电子阴极(4)之间、待测MCP样品(5)和阳极板(6)之间设置有间隙；并将可调光阑(3)和高真空管依次设置在高能量光源的入射光路上；所述高能量光源的脉冲宽度为10
‑
100ns、功率大于3W，其轰击到电子阴极(4)的电子能量为1eV
‑
15eV；2】关闭可调光阑(3)，打开高能量光源，对高能量光源的谱线和强度进行标定；3】按顺序分别在阳极板(6)、待测MCP样品(5)以及电子阴极(4)上依次施加相应的高压电场，使器件处于工作状态；4】根据待测MCP样品(5)的待测位置和大小对可调光阑(3)的位置和孔径大小进行调节，使电子阴极(4)接收到光子后在电场作用下输出电流密度为10
‑9A/cm2量级的电子；电子依次经待测MCP样品(5)和阳极板(6)进行电子倍增和电子收集后，阳极板(6)输出电流；5】检测阳极板(6)的输出电流，并以激光强度最大值为基准，将测量区间内的激光强度做归一化处理；通过下式获得待测MCP样品(5)的寿命MCP
life
：其中，Q
n
表示阳极板(6)收集到的电荷总量；S
in
表示激光入射电子阴极(4)的面积；i表示瞬间在阳极板(6)产生的电流；Q0表示初始状态下阳极板(6)的电荷总量；f(I,t)表示激光强度归一化函数；r表示可调光阑(3)的当前通光孔径。2.根据权利要求1所述的一种高能宇宙射线探测用MCP寿命测试方法，其特征在于：步骤1具体为：将电子阴极(4)、待测MCP样品(5)以及阳极板(6)置于真空度为10
‑4Pa
‑
10
‑3Pa量级的高真空管内，并将待测MCP样品(5)置于电子阴极(4)和阳极板(6)之间；待测MCP样品(5)和电子阴极(4)之间、待测MCP样品(5)和阳极板(6)之间的间隙为1mm
‑
3mm，且间隙均通过树脂材料进行支撑。3.根据权利要求1或2所述的一种高能宇宙射线探测用MCP寿命测试方法，其特征在于：步骤3中，按顺序分别在阳极板(6)、待测MCP样品(5)以及电子阴极(4)上依次施加相应的高压电场具体为：在阳极板(6)上施加1000
‑
1500V的可调电压；待测MCP样品(5)的输入面接地，若待测MCP样品(5)为单MCP，在其输出面施加0
‑
1000V的可调电压，若待测MCP样品(5)为双MCP，在其输出面施加1000
‑
1800V的可调电压；在电子阴极(4)上施加－170V
‑
－250V的开启电压。4.根据权利要求3所述的一种高能宇宙射线探测用MCP寿命测试方法，其特征在于：步骤1
‑
步骤5在暗室中进行。5.一种高能宇宙射线探测用MCP寿命测试系统，用于实现权利要求1
‑
4任一所述的高能宇宙射线探测用MCP寿命测试方法，其特征在于：包括激光器(1)、可调光阑(3)、电子阴极(4)、阳极板(6)、第一电流计(7)、驱动线(8)、第一电流计数据采集卡(9)、光谱仪(12)、控制系统(13)以及同轴电缆(14)；所述激光器(1)出射光方向依次设置有光匀化装置(2)和高真空管；
所述电子阴极(4)、待测MCP样品(5)以及阳极板(6)沿激光器(1)的出射方向依次设置在高真空管内，且待测MCP样品(5)和电子阴极(4)之间、待测MCP样品(5)和阳极板(6)之间设置有间隙；所述可调光阑(3)位于光匀化装置(2)和电子阴极(4)之间，可调光阑(3)的位置和孔径大小可调节；所述第一电流计(7)的输入端通过同轴电缆(14)连接阳极板(6)的输出端，用于对阳极板(6)的输出电流进行检测；第一电流计(7)的输...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑锦坤，王博，白永林，曹伟伟，秦君军，白晓红，高佳锐，梁晓祯，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：