一种微结构气体探测器的气体电子倍增微通道板制造技术

本发明专利技术提供的一种微结构气体探测器的气体电子倍增微通道板，所述电子倍增微通道板包括：板内分布有多个阵列排布的通孔，中间设置有绝缘体，上下表面镀有金属层作为电极，所述电极深入通道内。气体电子倍增微通道板的材料本身的出气率比较低，能够提高气体探测器在空间工作的寿命。使倍增的电荷无法在铅玻璃表面累积，从而消除了电荷累积效应；使气体探测器在初加工作电压时和不同辐射环境下，增益保持稳定。稳定。稳定。

【技术实现步骤摘要】
一种微结构气体探测器的气体电子倍增微通道板


[0001]本专利技术涉及微结构气体探测器领域，尤其涉及一种微结构气体探测器的气体电子倍增微通道板。

技术介绍

[0002]盖革计数器的出现开启了气体探测器的时代，经过长期的发展，先后经历了电离室、正比管以及多丝正比室，极大地推动了不同类型丝室的大规模发展，是气体探测器发展上的里程碑。
[0003]随后，为了追求更坚固、可靠的探测器，加上光刻技术和微加工技术的出现，不断地推动微型结构气体探测器(MPGD)的发展，出现了许多新型微结构气体探测器(MPGD)，如：微网结构气体探测器(MicroMegas)、气体电子倍增器(GEM)、厚型气体电子倍增器(THGEM)。
[0004]微结构气体探测器的电子倍增器中存在的绝缘介质暴露在辐射环境下往往会影响探测器的行为，大多数研究发现微结构气体探测器在加初始电压时增益往往随时间而变化。探测器在工作时，增益产生的电荷累积在电子倍增器的绝缘介质表面，从而改变原有的电场强度，引起增益的变化。因此，充电效应被普遍认为是影响增益随时间演变的主要原因。
[0005]对于运用在空间中的微结构气体探测器，探测器经过粒子流量比较大的天区时，往往要关机来保护探测器，在空间运行期间探测器需要频繁开机和关机的操作，但电子倍增器在初加电压时，其增益随工作时间而演变，直接影响了工作稳定性；同时空间中不同区域粒子流量不一致，导致电子倍增器的绝缘介质表面累积的电荷量不一样，粒子流量越大，累积的电荷量越多，探测器的增益变化越严重。为了改善探测器工作的稳定性，已有一些研究采用电阻电极以及探测器绝缘介质表面涂覆不同电阻值的类金刚石碳(DLC)薄膜来克服绝缘介质表面充电效应。研究结果表明，探测器中的绝缘介质表面存在面电阻有助于释放电荷以减弱电荷累积效应。对于涂覆DLC薄膜的微结构气体探测器，虽然改善了工作时增益的稳定性，还是存在一定程度的充电效应。

技术实现思路

[0006]鉴于上述问题，提出了本专利技术以便提供克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种微结构气体探测器的气体电子倍增微通道板。
[0007]根据本专利技术的一个方面，提供了一种微结构气体探测器的气体电子倍增微通道板，所述电子倍增微通道板包括：板内分布有多个阵列排布的通孔，中间设置有绝缘体，上下表面镀有金属层作为电极，所述电极深入通道内。
[0008]可选的，所述气体电子倍增微通道板的厚度为200～1000μm的范围。
[0009]可选的，所述绝缘体为铅铋硅酸盐。
[0010]可选的，所述通孔的直径在20～100μm的范围，孔间距在30～120μm的范围。
[0011]可选的，所述气体电子倍增微通道板的斜切角为0
°
。
[0012]本专利技术提供的一种微结构气体探测器的气体电子倍增微通道板，所述电子倍增微通道板包括：板内分布有多个阵列排布的通孔，中间设置有绝缘体，上下表面镀有金属层作为电极，所述电极深入通道内。气体电子倍增微通道板的材料本身的出气率比较低，能够提高气体探测器在空间工作的寿命。使倍增的电荷无法在铅玻璃表面累积，从而消除了电荷累积效应；使气体探测器在初加工作电压时和不同辐射环境下，增益保持稳定。
[0013]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本专利技术的具体实施方式。
附图说明
[0014]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0015]图1为本专利技术实施例提供的气体电子倍增微通道板结构示意图；
[0016]图2为本专利技术实施例提供的气体探测器的工作原理图；
[0017]图3为本专利技术实施例提供的气体电子倍增微通道板在不同工作气体中的增益随时间的变化关系图；
[0018]图4为本专利技术实施例提供的气体电子倍增微通道板在不同辐射强度的情况下增益的稳定性示意图。
具体实施方式
[0019]下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0020]本专利技术的说明书实施例和权利要求书及附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元。
[0021]下面结合附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
[0022]本专利技术提出一种气体电子倍增微通道板作为气体探测器的电子倍增器，其结构与传统的气体电子倍增器类似，一块气体电子倍增微通道板内具有许多阵列排布的通孔，其中间的绝缘体为铅铋硅酸盐，上下表面镀有金属层作为电极，且电极深入通道内有一定深度。气体电子倍增微通道板的厚度在200～1000μm的范围，通孔的直径在20～100μm的范围，孔间距在30～120μm的范围，斜切角为0
°
。气体电子倍增微通道板在气体探测器的工作气体中对电子进行增益放大，增益高达10000以上，使微结构气体探测器可以达到较高的能量分辨和位置分辨。
[0023]气体电子倍增微通道板包括了中间还原后的具有转高电阻的近似于绝缘层(1)和上下表面的金属电极层(2)，板内分布着阵列形式的通孔(3)。气体电子倍增微通道板采用铅铋硅酸盐按照类似微通道板制作工艺，拉单丝、复丝、排复丝、压板、光学冷加工、化学腐
蚀出微通道阵列、氢还原出500MΩ～10GΩ的电阻，随后在两端面蒸镀附着力和导电性较好的金属合金电极，电极需要深入通道一定深度，通过在气体探测器内，在两电极之间加上一定的电压，构成倍增器所需的电场，从而实现气体电离后的雪崩倍增，且消除了电荷积累。
[0024]本专利技术的气体电子倍增微通道板，主要用于微结构气体探测器中的电子增益器。粒子在探测器中与工作气体发生相互作用产生原初电子，由于原初电子的数量非常少，需要经过电子倍增器把电子放大，方便后端阳极读取放大后的电子。因此，通过收集到的电子获取粒子的能量等信息，实现粒子的探测。
[0025]如图1所示，本专利技术的气体电子倍增微通道板为微结构气体探测器中的一个重要元器件，将其放在阴极与阳极之间。阴极与气体电子倍增微通道板上表面电极之间形成漂移区，气体电子倍增微通道板下表面电极与阳极之间形成感应区。气体电子倍增微通道板的孔内为电子在气体中的倍增区域。
[0026]探测器的腔室内充满工作气体，工作气体由惰性气体与淬灭性气体组成的混合气体，如Ar+10％CO2。工作时，将负高压由高到低分别接入阴极、气体电子倍增微通道板上表本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微结构气体探测器的气体电子倍增微通道板，其特征在于，所述电子倍增微通道板包括：板内分布有多个阵列排布的通孔，中间设置有绝缘体，上下表面镀有金属层作为电极，所述电极深入通道内。2.根据权利要求1所述的一种微结构气体探测器的气体电子倍增微通道板，其特征在于，所述气体电子倍增微通道板的厚度为200～1000μm的范围。3.根据权利要求1所述的一种微结构气体探测器的气...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宏邦，封焕波，刘术林，刘辉，博铁柱，蔡华，闫保军，
申请(专利权)人：中国科学院高能物理研究所中国建筑材料科学研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：