[发明专利]一种微通道板组件

说明书

本发明公开了一种微通道板组件，主要应用于飞行时间质谱等领域，包括两块微通道板，输入和输出电极、绝缘环、阳极、绝缘支撑结构以及绝缘盖板，在两微通道板之间采用环形绝缘垫片并一体化制作两个错位排列的引出条，它们的厚度在20μm～280μm，环形绝缘垫片的两个端面分别蒸镀金属薄膜电极，而两个引出条分别只有一个端面同时蒸镀上述金属薄膜电极，并确保其与该端面上绝缘垫片的金属薄膜电极相连，由此制作的微通道板组件，可以依据探测信号的不同情况，采用非常灵活的供电方式，并且有效保证两微通道板的间隙最小化，由此可实现对入射到微通道板组件的离子的最佳探测。

技术领域

本发明涉及一种微通道板组件，属于真空带电粒子或含能光子探测领域。

技术背景

微通道板(Microchannel Plate，简称MCP)是一种由数百万到数千万个微孔有序排列的 二维真空电子倍增器件。两块微通道板串联而成的组件(以下简称双MCP组件)，由于其体 积小、增益高、响应快等优点，被广泛应用于国防、生物医学和科学仪器等领域。具体地讲， 在微通道板光电倍增管以及飞行时间探测器中，广泛采用两块微通道板以及不同的供电方式， 来实现最终的光子或离子探测与成像。

双MCP组件可以装配成四种不同结构，分别为：(1)两块MCP直接接触；(2)仅用环形金属垫片；(3)采用环形金属垫片隔开、且可给垫片单独提供电位；(4)间隙可加电压的“间 隙加压型”。其中第(4)种种结构的双MCP组件可独立调节间隙电压和每块MCP的电压，因此具有更优异的输出电荷谱分辨率，进行优化后还能延长寿命。

通常，间隙加压型的双MCP组件是在两块MCP的输入端和输出端均采用环形金属电极 片进行连接，再用绝缘环隔开中间的两个电极。但由于微通道板是一种具有玻璃微孔结构的 很脆的薄板，该结构的双MCP组件装配难度很大。

在双MCP组件的应用中，为了提高MCP的饱和程度，获得更好的输出电荷谱分辨率，降低间隙所加电压，需要尽可能的减小间隙大小。现有技术中，当金属电极片的厚度小于100μm时，加工难度增加，主要表现是难以去除毛刺，且再薄到一定程度，会出现卷曲，导 致施加电压时，容易出现打火现象，也给装配带来困难，故此，现有技术中，两MCP之间要 施加电场，采用绝缘垫片和两个环形电极，其厚度一般都超过280μm，由此会导致该组件的 优良性能难以发挥。

发明内容

本发明就是针对上述缺陷而提出的一种微通道板组件，包括绝缘盖板1、输入电极2、第 一级微通道板3、一体化环形电极4、第二级微通道板5、输出电极6、绝缘环7、阳极8和绝缘支撑结构9，它们之间的空间位置关系(从输入到输出顺序)依次是：输入电极2、第一级微通道板3、一体化环形电极4、第二级微通道板5、输出电极6、绝缘环7和阳极8依次 同轴、平行排列，而装配次序则正好相反，即阳极8、绝缘环7、输出电极6、第二级微通道 板5、一体化环形电极4、第一级微通道板3、输入电极2依次装配于绝缘支撑结构9内，并 用螺钉通过绝缘盖板1固定起来。第一级微通道板3和第二级微通道板5的外径相同，所述 一体化环形电极4是由绝缘材料制作环形垫片4-1和同体引出两错位引出条4-2-1、4-2-2构 成基体，并在环形垫片4-1的两个端面和两引出条4-2的一个端面分别蒸镀金属薄膜电极4-3、4-3-1和4-3-2，环形垫片4-1上的金属薄膜电极4-3与引出条上的一个金属薄膜电极4-3-1或 4-3-2无缝隙电学连接。这种结构将现有技术中两个电极环和一个绝缘垫片的结构更换成上述 一体化环形电极结构，较大地降低了两个微通道板之间的间隙，并可以灵活的采用不同的加 压方式。阳极用于收集微通道板组件的输出信号。

本发明提供的微通道板组件，构成一体化环形电极4的基体是环形垫片4-1和同体引出 条4-2-1、4-2-2，采用在真空中放气量小并可以在200℃下烘烤使用的绝缘材料，如氟金云母、 陶瓷、玻璃或聚四氟乙烯、聚醚醚酮等；依据上述材料的可加工情况，其厚度可以在 20μm～280μm之间。考虑到氟金云母，其最小加工尺寸可以做到20μm，故此，在20～150μm之间，氟金云母最为合适，而在150～280μm之间，则选用陶瓷、玻璃或聚四氟乙烯、聚醚醚酮来制作出。