[发明专利]微光像增强器组件反馈离子测试装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微光像增强器组件反馈离子测试装置及其方法，是一种能够实现复杂电磁环境下的极微弱离子流检测装置，能够用于微光器件中的防离子反馈膜离子阻透特性测量。

背景技术

像管工作时，管内残余气体分子在微通道板输出端被高密度电子云电离形成气体离子，并沿微通道反馈至微通道板输入端，在输入端近贴区电场加速作用下，高速轰击光阴极，使光阴极发射电子，造成信噪比降低，在荧光屏上形成离子斑；高速离子的轰击还会使GaAs光阴极表面Cs-O层受到损伤，灵敏度急剧下降，使阴极寿命大幅度缩短。为解决这一问题，在微通道板输入面上均覆盖一层介质薄膜，用以阻止气体离子由通道内射出，达到保护光阴极的目的，这层薄膜称之为防离子反馈膜。据报道，MCP覆防离子反馈膜后可使像管工作寿命达到10000小时以上。

对于高性能的防离子反馈膜，需要具有高的电子透过率和离子阻挡率，膜层的性能与膜层的制作工艺、膜层组份等因素相关，为此需要一种能够直接测量防离子反馈膜离子阻透特性的装置，对膜层性能进行定量检测，为制备优质膜层提供依据。防离子反馈膜的厚度只有几个纳米，制作的时候必须有衬底的存在，所以不能将膜层独立出来进行离子阻透特性测量；从理论分析和软件模拟仿真所得结果可知微光像管中反馈离子流小于10^-15A，现有技术条件下无法获得如此低离子流的离子源，采用离子源进行测量是不可行的。目前国内外没有相关测试设备的报道及产品出现。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是提供一种微光像增强器组件反馈离子测试装置及其方法，它能够模拟真实像管工作状态，实现防离子反馈膜离子阻透特性的测量。

本发明的技术方案是设计一种微光像增强器组件反馈离子测试装置，包括聚焦紫外光源、真空室、无阴极微光像增强器组件、离子导管、离子探测器、屏蔽盒；所述的真空室设置有紫外窗口，真空室内部的无阴极微光像增强器组件斜上方对准离子导管；所述的屏蔽盒内置有电场隔离栅网、光阑和离子探测器，所述离子探测器与电荷放大器连接；所述的电荷放大器分别与多道脉冲幅度分析器、单道谱仪连接；所述无阴极微光像增强器组件和离子探测器中间设置离子导管、电场隔离网和光阑。其中聚焦紫外光源光斑尺寸可调；所述的离子导管与屏蔽盒无缝连接；离子导管出口沿轴线方向投影完全覆盖在光阑上。

发明一种微光像增强器组件反馈离子测试方法，聚焦后的紫外光线，也就是聚焦紫外光源通过紫外窗口入射到无阴极微光像增强器组件中的微通道板表面，激发出的电子使无阴极微光像增强器组件工作，无阴极微光像增强器组件中产生的反馈离子经加速后，经离子导管、电场隔离栅网进入离子探测器，输出信号经电荷放大器放大后输入到多道脉冲幅度分析器，通过脉冲幅度分析将离子脉冲信号与噪声信号进行分离，得到反馈离子脉冲信号幅度值区间，然后将信号幅值下限做为阈值输入到单道谱仪中实现离子脉冲计数；其中，激发光源采用光斑尺寸可调的聚焦紫外光源。

所述离子导管与被测表面有30度～40度的倾角。该装置用于探测微光像增强器组件中的反馈离子流。

本发明的工作原理及有益效果如下：本发明的无阴极微光像增强器组件和离子探测组件安装在真空室中，在真空室顶端设置了紫外入射窗口；采用紫外光源直接激发微光像增强器组件中微通道板表面发出二次电子形成微通道板输入电流，替代了光电阴极，为反馈离子提供了运行通道，使之能够入射到离子探测器上。

离子探测器装置在屏蔽盒中，屏蔽盒采用金属材料制作，既能实现电磁屏蔽，又能有效地屏蔽紫外光，避免直接入射紫外光和真空室内多次反射紫外光入射到离子探测器上；屏蔽盒下端连接离子导管，离子导管的入口以30度～40度的倾角对准无阴极微光像增强器组件上表面并保证不覆盖上表面，避免遮挡紫外光束，离子导管采用吸收紫外的介质材料制作，能够将微光像增强器表面反射的紫外光强降低，同时为离子提供一条运行通道；在离子导管和离子探测器间设置了电场隔离网，用以消除离子加速电场对离子探测器正常工作状态的影响；在电场隔离网和离子探测器之间设置了光阑，使通过离子导管入射的紫外光强进一步降低，从而最大限度地减小了紫外光激发离子探测器产生光电流。