[发明专利]用于近贴式光电探测器件的微通道板及其制备方法

说明书

本发明提供一种用于近贴式光电探测器件的微通道板及其制备方法，在微通道板的输入面上依次形成NiCr连接层、金属铝膜层以及铝膜表面氧化层，NiCr连接层直接覆盖在微通道板的输入面表面；微通道板的探测收集效率在98％以上，应用于近贴式光电探测器件中，能够大幅的提高器件的探测效率。

技术领域

本发明涉及真空光电探测技术领域，具体而言涉及一种用于近贴式光电探测器件的微通道板及其制备方法，通过调整微通道板的开口面积比与表面膜层结构，提高微通道板的收集效率，从而实现近贴式光电探测器件的探测效率的提高。

背景技术

真空光电探测器件的性能指标中，对于有效光信号的探测效率是一个重要指标，为了实现更高的探测效率，需要不断提升光电阴极将光子转化为光电子的量子效率/灵敏度，同时改进优化微通道板等电子倍增器对于光电子的收集效率。在解决光电探测器件的探测效率过程中，提升阴极灵敏度和提高微通道板收集效率大都是独立进行，相互之间是分立的。

阴极膜层的厚度是影响阴极量子效率/灵敏度性能指标的重要方面。在多碱阴极体系中，阴极膜层厚度比较厚时，具有更高的光吸收能力，因此提高阴极灵敏度需要适当增加光电阴极的膜层厚度，但是厚度也不能无限制增加：在阴极进行光吸收之后在阴极内部产生的光生电子，需要迁移至光电阴极的表面进行发射才能够进入到空间中形成有效的真空光电子，对于多碱光电阴极，光电子在光电阴极内的平均迁移距离比较短，当膜层厚度较厚时，不利于光电子的迁移与逸出，反而会降低灵敏度，这就是多碱光电阴极中存在的“体积效应”，因此光电阴极的厚度存在一个最佳厚度，太薄与太厚均不利于光电阴极灵敏度的提升。

针对光电阴极灵敏度的提升，现有技术中的专利CN 104781903提出具有改善的吸收率的半透明的光电阴极，其公开一种新的光电阴极结构，利用微结构的光栅衍射效应，能够在不增加膜层厚度的同时增加波长较长的光在阴极内的传输距离，在一定程度上提升灵敏度。

微通道板的收集效率是影响光电探测器件探测效率的关键因素之一。经光电阴极转换出的光电子，在电场的作用下向微通道板的输入面迁移，常规微通道板输入面镀制的为NiCr金属电极，并且具有60％左右的开口面积比，进入到通道内的光电子能够有效的进行级联倍增实现信号的探测，而入射至表面NiCr电极表面的光电子，有很大的概率会被电极吸收而损失，限制了收集效率。针对常规微通道板的优化以提升光电子的收集效率已有多种方法。

例如专利CN 103762148 B一种用于光电倍增管的微通道板，公开了一种通过镀制单侧电极的方式，减少通道内电极对于信号收集的影响，但是无法大幅度的提高收集效率；专利CN 107785227 A一种低延迟脉冲、低串扰、高收集效率微通道板，提出了一种扩口设计，提高微通道板的开口面积比，主要在不改变时间特性的基础上提高收集效率，实现难度非常大，良品率低，很难获得成熟的工业应用；专利CN 106298427 A高收集效率微通道板、微通道板型光电倍增管及其制备方法，提出了一种使用ALD技术制作表面氧化铝膜层提高微通道板收集效率及收集效率的均匀性；专利CN 103168339 B具有纳米金刚石层的电子倍增器设备，提出了一种具有金刚石层功能膜层结构的电子倍增器，该电子倍增器设备对于不变的或增加的信噪比或上升时间而言具有高的全域增益；专利CN 106847649 B一种提高微通道板增益的方法，提出了一种镀制氧化铝等材料的方式，在实现提高增益目的的同时，也具有提高对于光电子的收集能力，提高微通道板的收集效率。

上述多个专利公开的内容，已能够实现微通道板收集效率的大幅提升。但是，在上述方法中，均是针对微通道板本身，在提高光电探测器件的探测效率方面仅解决微通道板收集效率问题，而未能够与光电阴极相互结合，辅助提升光电阴极的性能。

发明内容