CN116936330A - 一种用于微通道板探测器的二维位置灵敏阳极 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于微通道板探测器的二维位置灵敏阳极，包括：共面的二维阵列的阳极块；所述共面的二维阵列的阳极块，包括M列串联的X阳极块，以及N行串联的Y阳极块，其中M和N为正整数；所述M列串联的X阳极块，和所述N行串联的Y阳极块，分别连接至一个电子学测量通道。本方案，具有设计简单、成本低、畸变小、高空间分辨率、高计数率、大灵敏面积的特点。
Description
技术领域
本发明涉及带电粒子、光子探测器技术领域，特别是关于一种用于微通道板探测器的二维位置灵敏阳极。
背景技术
现有技术中，用于微通道板探测器的二维阳极，主要包括：二维电阻膜阳极、楔条形阳极、延迟线阳极、交叉条阳极等。
本申请的发明人在研究中发现：
二维电阻膜阳极的引出电极会导致边缘处的位置畸变，而且电阻膜面积越大，边缘处的位置畸变越严重。此外，阳极的性能还受到电阻膜厚度均匀性的影响，电阻膜面积越大，制造越困难。
而对于楔条形阳极，探测面积越大，其电极之间的RC常数越大，串扰也就越严重，导致空间分辨率降低。此外，受各电极间RC常数的限制，最高计数率一般不超过105Hz。
对于延迟线阳极，同一个方向的阳极丝是由一根金属丝绕制而成，且为了提高信噪比，往往采用双线绕制法(差分输出)，绕线工艺比较复杂，成本较高。阳极的面积越大，信号到达阳极丝两端的时间差越大，从而导致所容许的最高计数率降低。虽然三层延迟线(六角形)阳极可以实现接近MHz的计数率，但其有效探测面积占比太小，不适合需要大面积探测的情况。例如，如若实现直径100mm面积上的探测，阳极的直径需要超过200mm。
而交叉条阳极，虽然阻性交叉条阳极制造简单，成本低，但受到各电极间RC时间常数的限制，容许的计数率不高(通常不会超过105Hz)。独立引出型交叉条阳极的计数率不受电极间RC常数的影响，可以实现MHz的计数率。但其相互交叉的(X和Y)阳极不在同一平面上，导致阳极处的电场不均匀，影响空间分辨。两层阳极间的寄生电容较大，也会影响空间分辨。同时，两层阳极不在同一平面内也导致了制造困难，成本高
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种用于微通道板探测器的二维位置灵敏阳极，具有设计简单、成本低、畸变小、高空间分辨率、高计数率、大灵敏面积的特点。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
第一方面，本申请提供一种用于微通道板探测器的二维位置灵敏阳极，包括：共面的二维阵列的阳极块；
所述共面的二维阵列的阳极块，包括M列串联的X阳极块，以及N行串联的Y阳极块，其中M和N为正整数；所述M列串联的X阳极块，和所述N行串联的Y阳极块，分别连接至一个电子学测量通道。
在本申请的一种实现方式中，所述用于微通道板探测器的二维位置灵敏阳极实现与多层电路板中。
在本申请的一种实现方式中，所述M列串联的X阳极块，以及N行串联的Y阳极块，设置于所述多层电路板的Top层中。
在本申请的一种实现方式中，用于串联所述X阳极块的金属导线，以及用于串联所述Y阳极块的金属导线，分别设置于所述多层电路板中不同于所述Top层的电路层中。
在本申请的一种实现方式中，所述X阳极块，或所述Y阳极块的横截面为矩形或菱形。
在本申请的一种实现方式中，所述X阳极块，或所述Y阳极块的横截面不超过0.5mm×0.5mm。
在本申请的一种实现方式中，相邻的X阳极块或Y阳极块，之间的间距不超过0.1mm。
在本申请的一种实现方式中，所述二维位置灵敏阳极的灵敏面积不低于100×100mm2。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：本申请提供的用于微通道板探测器的二维位置灵敏阳极，设计方案简单、成本低，易于实现大灵敏面积；各个X或Y像素块串列都连接至独立的电子学，计数率不受电极间RC时间常数的限制，可以实现MHz以上的高计数率，同时还可以有效的消除位置畸变；X和Y的所有阳极块都分布在同一平面内，X和Y阳极之间的寄生电容小，阳极块的局部电场更均匀，空间分辨率更高；X和Y阳极之间的交错度更高，电荷分配更均匀。
附图说明
图1为本申请实施例的二维阳极的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
针对现有技术的二维阳极所具有的缺陷，本申请相应提供一种用于微通道板探测器的二维位置灵敏阳极，包括：共面的二维阵列的阳极块；所述共面的二维阵列的阳极块，包括M列串联的X阳极块，以及N行串联的Y阳极块，其中M和N为正整数；所述M列串联的X阳极块，和所述N行串联的Y阳极块，分别连接至一个电子学测量通道。本申请实施例的二维阳极，具有设计简单、成本低、畸变小、高空间分辨率、高计数率、大灵敏面积的特点。
请参阅图1，在本申请的一个更为详细的实施例中，说明本申请的二维阳极的结构。
本申请实施例所述的二维阳极可借助多层电路板技术实现，成本低且易于实现。本实施例中二维阳极采用4层电路板。如图1所示，黑色块表示X方向的阳极块，给出X位置；灰色块表示Y方向的阳极块，给出Y位置。所有的黑色块和灰色块均可在电路板的Top层实现。(注意，示意图中矩形的阳极块仅是其中一种实现方式，另一种方案是采用交错的菱形阳极块，交错度更高。当然，本申请也可以包含其他可行的阳极块方案。)每一个黑色的阳极块通过金属化孔连接至电路板的第二层，金属化孔通过塞孔工艺填埋，然后覆铜处理。每一列的黑色阳极块用金属导线串联，并连接至电子学的其中一个通道(共M列)。此处，金属导线分布在电路板的第二层。每一个灰色的阳极块通过金属化孔连接至电路板的第三层，金属化孔通过塞孔工艺填埋，然后覆铜处理。每一行的灰色阳极块用金属导线串联，并连接至电子学的其中一个通道(共N行)。此处，金属导线分布在电路板的第三层。该阳极共需要(M+N)路相互独立的信号读出电子学。
利用目前的电路板加工技术，0.5mm×0.5mm的阳极块是易于实现的，阳极块之间的间距可以做到小于0.1mm(实际可以做到2～3mil)，灵敏面积可以轻松做到大于100×100mm2，并且可以在不增加电子学数目的情况下，灵活的设计阳极的灵敏面积。
从微通道板倍增出来的电子所携带的电荷被阳极的电极块收集，并传输至电子学。通过电子学各个通道的信号可以计算出电子在阳极上落点的X和Y位置信息。该阳极可以实现MHz以上的高计数率，位置分辨好于0.1mm。
综上，本申请提供的二维阳极设计方案简单、成本低，易于实现大灵敏面积；各个X或Y像素块串列都连接至独立的电子学，计数率不受电极间RC时间常数的限制，可以实现MHz以上的高计数率，同时还可以有效的消除位置畸变；X和Y的所有阳极块都分布在同一平面内，X和Y阳极之间的寄生电容小，阳极块的局部电场更均匀，空间分辨率更高；X和Y阳极之间的交错度更高，电荷分配更均匀。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，上述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机装置(可以是个人计算机，服务器，或者网络装置等)或处理器(Processor)执行本发明各个实施例上述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上上述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
Claims (8)
1.一种用于微通道板探测器的二维位置灵敏阳极，其特征在于，包括：共面的二维阵列的阳极块；
所述共面的二维阵列的阳极块，包括M列串联的X阳极块，以及N行串联的Y阳极块，其中M和N为正整数；所述M列串联的X阳极块，和所述N行串联的Y阳极块，分别连接至一个电子学测量通道。
2.根据权利要求1所述的用于微通道板探测器的二维位置灵敏阳极，其特征在于，所述用于微通道板探测器的二维位置灵敏阳极实现与多层电路板中。
3.根据权利要求2所述的用于微通道板探测器的二维位置灵敏阳极，其特征在于，所述M列串联的X阳极块，以及N行串联的Y阳极块，设置于所述多层电路板的Top层中。
4.根据权利要求3所述的用于微通道板探测器的二维位置灵敏阳极，其特征在于，用于串联所述X阳极块的金属导线，以及用于串联所述Y阳极块的金属导线，分别设置于所述多层电路板中不同于所述Top层的电路层中。
5.根据权利要求1所述的用于微通道板探测器的二维位置灵敏阳极，其特征在于，所述X阳极块，或所述Y阳极块的横截面为矩形或菱形。
6.根据权利要求5所述的用于微通道板探测器的二维位置灵敏阳极，其特征在于，所述X阳极块，或所述Y阳极块的横截面不超过0.5mm×0.5mm。
7.根据权利要求6所述的用于微通道板探测器的二维位置灵敏阳极，其特征在于，相邻的X阳极块或Y阳极块，之间的间距不超过0.1mm。
8.根据权利要求6所述的用于微通道板探测器的二维位置灵敏阳极，其特征在于，所述二维位置灵敏阳极的灵敏面积不低于100×100mm2。
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