Vernier陽(yáng)極探測器及其電子讀出電路的設計
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紫外探測技術(shù)是繼紅外和激光探測技術(shù)之后發(fā)展起來(lái)的又一軍民兩用光電探測技術(shù)。早在20世紀50年代，人們就開(kāi)始了對紫外探測技術(shù)的研究。EUV探測器是利用30．4 nm波長(cháng)的極紫外成像技術(shù)對地球等離子體層成像，可以得到地球周?chē)麄€(gè)磁層的分布，用來(lái)進(jìn)行空間環(huán)境探測和研究太陽(yáng)擾動(dòng)期間的變化。
2007年10月24日，我國“嫦娥”一號衛星成功發(fā)射，標志著(zhù)我國進(jìn)入具有深空探測能力的國家行列。目前，“嫦娥探月計劃”二期工程中開(kāi)展月基地球等離子體層EUV成像實(shí)驗，研究地球空間環(huán)境變化，為災害性環(huán)境變化提供觀(guān)測數據。
本課題組對極紫外成像探測系統進(jìn)行了技術(shù)研究，并在陽(yáng)極設計和電路信號處理方面取得了較好的成績(jì)。
1 Vernier陽(yáng)極探測器的結構
陽(yáng)極探測器按照位置敏感方式可分為兩種：一種是單元型，如MAMA型；一種是連續性，如電阻陽(yáng)極、WSA、Delay-line、Vernier等。其中Vernier陽(yáng)極相比于其他陽(yáng)極具有較高的光子計數率和位置分辨率，因此，本文主要介紹Vernier陽(yáng)極。
陽(yáng)極探測器主要由光陰極、MCP、位敏陽(yáng)極和電子讀出電路組成。陽(yáng)極探測器基本結構示意圖如圖1所示。單光子光源通過(guò)輸入窗口到達光電陰極產(chǎn)生電子，再通過(guò)V型級聯(lián)的MCP倍增產(chǎn)生電子云，在加速電場(chǎng)作用下到達Vernier陽(yáng)極，形成多路的電子脈沖。多路信號通過(guò)電子讀出電路處理后，經(jīng)軟件解碼形成灰度圖像。
用來(lái)收集電子云的陽(yáng)極面板結構如圖2所示，共有6個(gè)電極收集電荷，它們之間相互絕緣。在橫向，每個(gè)電極的面積按正弦變化，且它們之間相差120°，正弦曲線(xiàn)的相位隨著(zhù)橫向線(xiàn)性變化。每個(gè)電極上收集到的電荷量大小Q也隨位置按正弦變化，且電荷量Q正比于收集電荷的電極面積SQ，由于正弦曲線(xiàn)波長(cháng)遠大于電極寬度，在電子云覆蓋的每個(gè)電極面積內，使得電子云質(zhì)心位置與電極寬度成正比，因此可以得到電極上質(zhì)心位置的相位值θ，通過(guò)θ值可以得到橫坐標x值，當兩組電極的x值相同，就可以得到光子在陽(yáng)極面板上的坐標位置。
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