大面积静电聚焦位敏型微通道板型光电倍增管制造技术

本发明专利技术涉及光电倍增管技术领域，具体而言涉及大面积静电聚焦位敏型微通道板型光电倍增管，包括：玻壳，被构造成一端具有收口结构，所述玻壳的内表面设有光电阴极，所述光电阴极用于将光信号转换为电信号；可伐盘，连接到所述玻壳的收口结构，使所述玻壳与所述可伐盘之间形成密封空间；芯柱，密封连接到所述可伐盘的内侧；本发明专利技术采用大尺寸的光电阴极以及双片叠加微通道板和位敏阳极的结构，对光电阴极射出的电子进行倍增和位置分辨，利用微通道板微孔通道的位置敏感性以及阳极设置的多个独立的电子收集端，实现对光电子入射位置的定位

【技术实现步骤摘要】
大面积静电聚焦位敏型微通道板型光电倍增管


[0001]本专利技术涉及光电倍增管
，具体而言涉及大面积静电聚焦位敏型微通道板型光电倍增管
。

技术介绍

[0002]光电倍增管是一种将微弱光信号转换为可测电信号的真空光电探测器件
。
由于其增益可以达到5×
106‑1×
108，光电倍增管被广泛应用中微子
、
宇宙射线等高能粒子探测的大科学装置中，如中国江门中微子实验
(JUNO)
和高海拔宇宙线观测站
(LHAASO)、
上海交通大学海铃计划
、
日本
Hyper
‑
K、
美国
IceCube、
欧洲
KM3NeT
等项目均需要大面积的探测器，其中
JUNO、LHAASO
和
Hyper
‑
K
项目采用的是
20
吋光电倍增管产品，海铃计划
、IceCube
和
KM3NeT
为了提高位置分辨能力，采用的是多只3吋光电倍增管组成的
17
吋光学探测单元
(DOM)。
[0003]光电倍增管主要由光窗
、
光电阴极
、
聚焦电极
、
倍增器以及阳极组成，光通过光窗入射到光电阴极时，光电阴极向真空中激发出光电子，这些光电子按照聚焦电极形成的电场进入倍增器，通过进一步的二次发射得到倍增放大，然后通过阳极进行收集后通过引线系统进行信号输出，目前的光电倍增管主要凸出于电子的增益，而不能对位置进行分辨，尤其是大面积光电倍增管，一般通过后端电子学和高压系统获得位置分辨，相对复杂，成本较高
。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中光电倍增管存在的技术问题，根据本专利技术目的的第一方面，提出一种大面积静电聚焦位敏型微通道板型光电倍增管，包括：
[0005]玻壳，被构造成一端具有收口结构，所述玻壳的内表面设有光电阴极，所述光电阴极用于将光信号转换为电信号；
[0006]可伐盘，连接到所述玻壳的收口结构，使所述玻壳与所述可伐盘之间形成密封空间；
[0007]芯柱，密封连接到所述可伐盘的内侧；
[0008]位敏阳极，连接到所述芯柱的上方；
[0009]微通道板电子倍增系统，处于所述位敏阳极的上方；
[0010]聚焦极，连接到所述微通道板电子倍增系统的上方，用于将所述光电阴极射出的电子束聚集到所述微通道板电子倍增系统的输入面；
[0011]引线系统，包括多个引线结构，第一端分别连接到光电阴极
、
聚焦极
、
微通道板电子倍增系统和位敏阳极，第二端连接到芯柱；
[0012]其中，所述微通道板电子倍增系统包括竖直叠加的第一微通道板和第二微通道板，使第一微通道板和第二微通道板的微孔孔道呈
V
型；
[0013]所述位敏阳极包括陶瓷骨架
、
输出电极和电子收集端，所述电子收集端位于所述陶瓷骨架靠近所述微通道板电子倍增系统一侧的表面，每个所述电子收集端对应一个所述
输出电极，所述输出电极用于输出该电子收集端收集的电子信号，多个所述电子收集端相互隔离而形成独立的电子收集单元，所述电子收集端与所述第二微通道板之间的间距为
0.16
‑
0.20mm
；
[0014]其中，每一个所述电子收集单元接收微通道板电子倍增系统输出面的一个特定区域所输出的电子，所述微通道板电子倍增系统的多个特定区域不重合
。
[0015]优选的，所述陶瓷骨架包括圆形陶瓷板，所述电子收集端包括片状可伐金属层，所述输出电极连接到所述片状可伐金属层，所述圆形陶瓷板向着所述第一微通道板的表面对应电子收集端的区域涂覆第一氧化铜涂层，所述片状可伐金属层向着输出电极的一端涂覆第二氧化铜涂层，所述片状可伐金属层与所述圆形陶瓷板贴合后高温烧结连接
。
[0016]优选的，所述输出电极为柱状电极，所述圆形陶瓷板上设有供所述柱状电极穿过的圆孔，各个所述第一氧化铜涂层之间的间隙为
1mm
，使不同的电子收集端之间形成隔离
。
[0017]优选的，所述微通道板电子倍增系统还包括陶瓷环，所述陶瓷环的内侧设有台阶面，所述第一微通道板和第二微通道板堆叠的放置在所述台阶面，所述陶瓷环在所述台阶面的外侧还设有通孔，连接到所述第一微通道板和第二微通道板的所述引线结构穿过所述通孔，所述聚焦极连接到所述陶瓷环的上端，所述陶瓷环的下端设有金属筒所述金属筒覆盖在所述微通道板电子倍增系统以及位敏阳极的外围
。
[0018]优选的，所述玻壳为球形
、
椭球型或三曲面球型结构，其中，定义将所述玻壳上下分隔的平面为赤道平面，处于赤道平面以下的玻壳内表面设有导电铝膜，处于赤道平面以上的玻壳内表面设有光电阴极
。
[0019]优选的，所述聚焦极为平底圆柱形聚焦极或自动扩张型聚焦极结构
。
[0020]优选的，所述第一微通道板和第二微通道板的开口面积比大于
65
％，所述第一微通道板和第二微通道板表面蒸镀氧化镁或氧化铝膜层，所述第一微通道板和第二微通道板绝缘
。
[0021]优选的，所述引线结构包括片状或丝状电极，包括：
[0022]连接到所述导电铝膜的阴极电极；
[0023]连接到聚焦极的聚焦极电极；
[0024]连接到所述第一微通道板的输入面的
MP1
输入电极；
[0025]连接到所述第一微通道板的输出面的
MP1
输出电极；
[0026]连接到所述第二微通道板的输入面的
MP2
输入电极；
[0027]连接到所述第二微通道板的输出面设有
MP2
输出电极；
[0028]连接到所述输出电极的阳极电极；
[0029]连接到所述金属筒的金属筒电极；
[0030]所述芯柱包括支撑结构和设置在支撑结构上的多个导电柱，多个导电柱被分为第一区域和第二区域，第一区域被构造成矩形区域，第二区域处于第一区域的周围，处于第一区域中的多个导电柱呈矩阵式分布，处于第二区域内的多个导电柱呈环形分布；
[0031]所述阳极电极连接到所述第一区域中的导电柱，所述阴极电极
、
聚焦极电极
、MP1
输入电极
、MP1
输出电极
、MP2
输入电极
、MP2
输出电极
、
金属筒电极连接到所述第二区域中的导电柱
。
[0032]优选的，位于所述第一区域中的所述导电柱的数量与所述输出电极的数量和位置
对应
。
[0033]优选本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种大面积静电聚焦位敏型微通道板型光电倍增管，其特征在于，包括：玻壳
(10)
，被构造成一端具有收口结构，所述玻壳
(10)
的内表面设有光电阴极
(12)
，所述光电阴极
(12)
用于将光信号转换为电信号；可伐盘
(70)
，连接到所述玻壳
(10)
的收口结构，使所述玻壳
(10)
与所述可伐盘
(70)
之间形成密封空间；芯柱
(60)
，密封连接到所述可伐盘
(70)
的内侧；位敏阳极
(80)
，连接到所述芯柱
(60)
的上方；微通道板电子倍增系统
(30)
，处于所述位敏阳极
(80)
的上方；聚焦极
(20)
，连接到所述微通道板电子倍增系统
(30)
的上方，用于将所述光电阴极
(12)
射出的电子束聚集到所述微通道板电子倍增系统
(30)
的输入面；引线系统
(40)
，包括多个引线结构，第一端分别连接到光电阴极
(12)、
聚焦极
(20)、
微通道板电子倍增系统
(30)
和位敏阳极
(80)
，第二端连接到芯柱
(60)
；其中，所述微通道板电子倍增系统
(30)
包括竖直叠加的第一微通道板
(31)
和第二微通道板
(32)
，使第一微通道板
(31)
和第二微通道板
(32)
的微孔孔道呈
V
型；所述位敏阳极
(80)
包括陶瓷骨架
(81)、
输出电极
(82)
和电子收集端
(83)
，所述电子收集端
(83)
位于所述陶瓷骨架
(81)
靠近所述微通道板电子倍增系统
(30)
一侧的表面，每个所述电子收集端
(83)
对应一个所述输出电极
(82)
，所述输出电极
(82)
用于输出该电子收集端
(83)
收集的电子信号，多个所述电子收集端
(83)
相互隔离而形成独立的电子收集单元，所述电子收集端
(83)
与所述第二微通道板
(32)
之间的间距为
0.16
‑
0.20mm
；其中，每一个所述电子收集单元接收微通道板电子倍增系统
(30)
输出面的一个特定区域所输出的电子，所述微通道板电子倍增系统
(30)
的多个特定区域不重合
。2.
根据权利要求1所述的大面积静电聚焦位敏型微通道板型光电倍增管，其特征在于，所述陶瓷骨架
(81)
包括圆形陶瓷板，所述电子收集端
(83)
包括片状可伐金属层，所述输出电极
(82)
连接到所述片状可伐金属层；所述圆形陶瓷板向着所述第一微通道板
(31)
的表面对应电子收集端
(83)
的区域涂覆第一氧化铜涂层
(811)
；所述片状可伐金属层向着输出电极
(82)
的一端涂覆第二氧化铜涂层
(831)
；所述片状可伐金属层与所述圆形陶瓷板贴合后高温烧结连接
。3.
根据权利要求2所述的大面积静电聚焦位敏型微通道板型光电倍增管，其特征在于，所述输出电极
(82)
为柱状电极，所述圆形陶瓷板上设有供所述柱状电极穿过的圆孔
(812)
，各个所述第一氧化铜涂层
(811)
之间的间隙为
1mm
，使不同的电子收集端
(83)
之间形成隔离
。4.
根据权利要求1所述的大面积静电聚焦位敏型微通道板型光电倍增管，其特征在于，所述微通道板电子倍增系统
(30)
还包括陶瓷环
(33)
...

【专利技术属性】
技术研发人员：任玲，孙建宁，司曙光，黄国瑞，王兴超，金睦淳，王志，纪路路，侯巍，严仕凯，李珅，
申请(专利权)人：北方夜视科技南京研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：