本发明专利技术涉及一种高分辨率位敏阳极探测器及其阳极解码方法，属于多阳极探测技术领域，提供一种具有极高的分辨率和较小的图像扭曲、阳极面板设计面积不受限制的电荷分割型高分辨率位敏阳极探测器及其阳极解码方法，目的是解决现有多阳极探测器读出电路非常复杂、阳极面板的面积受限的缺点，本发明专利技术多阳极探测器及其阳极解码方法可以实现对光子、电子等其他粒子的位置测量和计数成像，可以应用于深空探测、核辐射和离子探测、生物超微弱成像以及量子通信等科学技术领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种位敏阳极探测器及其阳极解码方法，属于多阳极探测
技术介绍
相比于(XD、CMOS以及CID等固体传感器或者ICXD、^CXD等耦合型图像传感器， 多阳极探测器具有信噪比高，抗漂移性好，动态范围宽等优点，因此已以被广泛应用于深空 探测，核辐射和离子探测、生物超微弱成像以及量子通信等科学
多阳极探测器按 位敏阳极解码方式可以分为阻抗型和电荷分割型。阻抗型是根据不同位置处的电极阻抗 不同而产生不同的电极输出信号来进行事件解码，由于其位置解码与电极阻抗的关系，因 此热电荷的噪声将限制其空间分辨率。阻抗型位敏阳极如Resistive Anode和Dely-line。 电荷分割型阳极是根据不同电极收到的电荷量，来求解电荷云团的质心位置。收集电荷的 量与被电荷云团覆盖的电极面积成正比关系。电荷分割型阳极如WSA阳极和Cross-Srrip 阳极。Cross-Srrip阳极由于具有非常多的输出极，因此其读出电路非常复杂，特别是对 大面积，高分辨率的成像，Cross-Srrip阳极的电子读出通路非常庞大。WSA阳极，又叫楔条型阳极，它的阳极面板图案由楔电极，条形电极和之型电极构 成，电极间由绝缘线分开。其基本结构由HO. Anger于1965年提出，并于当年在美国申请 专利。中国专利技术专利“双楔条型粒子二维位置灵敏探测器”，申请号=200310121703. 1，是一 种改进型的WSA阳极。WSA具有制作工艺简单，相应的电子读出系统容易设计与制作的优 点，但是由于它只用三个电极来接收整个电荷云团的电荷量，因此其空间分辨率不高，偏离 中心越远图像扭曲越大。而且，由于动态范围的限制，其阳极面板的设计面积有限，一般在 48X48mm 之内。
技术实现思路
本专利技术目的是解决现有多阳极探测器读出电路非常复杂、阳极面板的面积受限的 缺点，提供一种具有极高的分辨率和较小的图像扭曲、阳极面板设计面积不受限制的电荷 分割型高分辨率位敏阳极探测器及其阳极解码方法。本专利技术的技术解决方案如下—种高分辨率位敏阳极探测器，包括带有光电阴极的输入窗1、级联的微通道板 2、锗感应层3和位敏阳极4，所述的位敏阳极4包括绝缘基底5以及设置在绝缘基底5上的 用于阳极面电荷收集的导电层6，其特殊之处在于所述导电层6包括多个沿测量位置Y方 向并行排列的矩形电极单元7，所述矩形电极单元的长度为L ；所述每个矩形电极单元7包 括沿测量位置Y方向并行排列的三个矩形电极，所述三个矩形电极依次为A矩形电极81、 B矩形电极83和C矩形电极85 ；所述两两相邻的矩形电极以及两两相邻的矩形电极单元7 之间均设置有直线绝缘沟道10 ；上述每个A矩形电极81被两条波长相同的A正弦绝缘沟道82分割成三个沿测量位置Y方向并行排列的A条带电极811、812、813，且所有A矩形电极81的相同位置的正弦 绝缘沟道82的等相位点连线为直线；上述每个B矩形电极83被两条波长相同的B正弦绝缘沟道84分割成三个沿测量 位置Y方向并行排列的B条带电极831、832、833，且所有B矩形电极83的相同位置的正弦 绝缘沟道84的等相位点连线为直线；上述每个C矩形电极85被两条波长相同的C正弦绝缘沟道86分割成三个沿测量 位置Y方向并行排列的C条带电极851、852、853，且所有C矩形电极85的相同位置的正弦 绝缘沟道85的等相位点连线为直线；上述全部A矩形电极的相同位置的A条带电极分别通过一个A引出线(91、92、93) 输出；所述全部B矩形电极的相同位置的B条带电极分别通过一个B引出线(94、95、96)输 出；所述全部C矩形电极的相同位置的C条带电极分别通过一个C引出线(97、98、99)输出ο上述级联微通道板2是V字型级联的两块微通道板或者Z字型排列的三块微通道 板。上述绝缘基底5是玻璃、陶瓷或PCB板材；所述直线绝缘沟道10的宽度为10 50 μ m ；所述A正弦波绝缘沟道的宽度为10 50 μ m ；所述B正弦波绝缘沟道的宽度为 10 50 μ m;所述C正弦波绝缘沟道的宽度为10 50 μ m;所述导电层6的厚度为1 一种实现上述高分辨率位敏阳极探测器的阳极解码方法，包括以下步骤1]当位敏阳极直接收集到电荷云团或通过锗层感应到电荷云团后，A矩形电极的 三个A条带电极、B矩形电极的三个B条带电极、C矩形电极的三个C条带电极向电子读出 系统输出九个电荷量信号 QA1、QA2、Qa3> Qbi>Qb2> Qb3> Qci> Qc2> Qc3 ；2]根据九个电荷量信号按照以下公式计算相位值θ Α、θ B和θ e 3]根据计算出的相位值ΘΑ，ec，按照以下公式计算出θχ* θγ:θ χ =θ Α+ θ B，θ γ = θ Β+ θ c，4]计算电荷云团质心位置坐标(X，y) 其中λ = L/n, L为阳极收集区的长度，η为测量方向相位变化的周期数，一般取 4，1和]_为θ Z台阶的索引值；其中 5]电荷云团的质心位置坐标(x，y)为入射粒子的位置，电子读出系统电荷脉冲输 出的时间为入射粒子的到达时间。本专利技术的优点是1、本专利技术多阳极探测器及其阳极解码方法可以实现对光子、电子等其他粒子的位 置测量和计数成像，可以应用于深空探测、核辐射和离子探测、生物超微弱成像以及量子通 信等科学
2、本专利技术多阳极探测器及其阳极解码方法具有极高的分辨率和较小的图像扭曲。 由于本专利技术位敏阳极采用九个分立的条带电极接受电荷云团，与现有的技术相比，具有更 高的空间分辨率；由于各条带电极收集电荷面积沿测量方向分布的均勻性，与现有的技术 相比，具有较小的图像扭曲。3、本专利技术多阳极探测器及其阳极解码方法没有阳极面板设计面积的限制。由于各 条带电极收集电荷面积沿测量方向分布的均勻性，所以没有电荷收集设计面积的限制。附图说明图1是本专利技术位敏阳极探测器示意图；图2是本专利技术位敏阳极图案的一个电极单元的示意图；图3是本专利技术位敏阳极电荷收集区的图案示意图；图4是本专利技术位敏阳极电荷收集区的引出线示意图；图5是本专利技术位敏阳极电荷收集区正弦绝缘沟道的等相位线示意图；图6是本专利技术位敏阳极解码流程图；附图标记说明1-输入窗，2-级联的微通道板，3-锗感应层，4-位敏阳极，5-绝缘 基底，6-导电层，7-矩形电极单元，81-A矩形电极，811、812、813-A条带电极，82-A正弦波 绝缘沟道，83-B矩形电极，831、832、833-B条带电极，84-B正弦波绝缘沟道，85-C矩形电极， 851、852、853-C条带电极，86-C正弦波绝缘沟道，91、92、93_A引出线，94、95、96_B引出线， 97、98、99-C引出线，10-直线绝缘沟道。具体实施例方式图2是本专利技术位敏阳极的矩形电极单元的一个矩形电极示意图。两条周期和振 幅相同的正弦绝缘沟道将矩形电极分割为三个条带电极，这三个条带电极的宽度Al，A2和 A3(参见图2中的竖虚线)的比例关系沿测量位置方向X周期性变化。因此三个条带电极 的面元面积ASl，AS2, Δ S3的比例关系也沿测量位置方向周期性变化。因此当电荷云团覆盖在这三个条带电极时，根据这三个条带电极收集电荷的比例关系可以计算出电本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高分辨率位敏阳极探测器，包括带有光电阴极的输入窗（１）、级联的微通道板（２）、锗感应层（３）和位敏阳极（４），所述的位敏阳极（４）包括绝缘基底（５）以及设置在绝缘基底５上的用于阳极面电荷收集的导电层（６），其特征在于：所述导电层（６）包括多个沿测量位置Ｙ方向并行排列的矩形电极单元（７），所述矩形电极单元的长度为Ｌ；所述每个矩形电极单元（７）包括沿测量位置Ｙ方向并行排列的三个矩形电极，所述三个矩形电极依次为Ａ矩形电极（８１）、Ｂ矩形电极（８３）和Ｃ矩形电极（８５）；所述两两相邻的矩形电极以及两两相邻的矩形电极单元（７）之间均设置有直线绝缘沟道（１０）；所述每个Ａ矩形电极（８１）被两条波长相同的Ａ正弦绝缘沟道（８２）分割成三个沿测量位置Ｙ方向并行排列的Ａ条带电极（８１１、８１２、８１３），且所有Ａ矩形电极（８１）的相同位置的正弦绝缘沟道（８２）的等相位点连线为直线；所述每个Ｂ矩形电极（８３）被两条波长相同的Ｂ正弦绝缘沟道（８４）分割成三个沿测量位置Ｙ方向并行排列的Ｂ条带电极（８３１、８３２、８３３），且所有Ｂ矩形电极（８３）的相同位置的正弦绝缘沟道（８４）的等相位点连线为直线；所述每个Ｃ矩形电极（８５）被两条波长相同的Ｃ正弦绝缘沟道（８６）分割成三个沿测量位置Ｙ方向并行排列的Ｃ条带电极（８５１、８５２、８５３），且所有Ｃ矩形电极（８５）的相同位置的正弦绝缘沟道８５的等相位点连线为直线；所述全部Ａ矩形电极的相同位置的Ａ条带电极分别通过一个Ａ引出线（９１、９２、９３）输出；所述全部Ｂ矩形电极的相同位置的Ｂ条带电极分别通过一个Ｂ引出线（９４、９５、９６）输出；所述全部Ｃ矩形电极的相同位置的Ｃ条带电极分别通过一个Ｃ引出线（９７、９８、９９）输出。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：赵宝升，鄢秋荣，刘永安，杨颢，朱香平，韦永林，赛小峰，赵菲菲，李梅，
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：87[中国|西安]
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