Способ возбуждения режима самоподдерживающейся эмиссии в усилительной микроканальной пластине Советский патент 1983 года по МПК H01J43/24 

зш

Hf

i-(S-7)K8

Кн-тон

Изобретение относится к электронной технике, в частности,к электронно-оптическим преобразователям, испЬльзующим усилительные микроканальные пластины (МКП).

Основной особенностью МКП в отличие, например, от электронных умножителей с дискретными динодами является способность сохранять информацию, распределенную в пространстве, передаваемую потоком излучения или частицами. Обладая определенной эффективностью обнаружения электро10В, положительных ионов, ультрафиолетового и мягкого рентгеновского излучения, МКП в настоящее время нашли широкое применение при преобразовании и усилении изображений.

Известен способ преобразования и регистрации различных излучений, согласно которому осуществляется одно- или многоступенчатое преобразование излучений или частиц в поток электронов, который, умной&ется внутри МКП. Линейное усиление МКП при статическом внешнем возбуждении (например, электронном ) реализуется при максимальном значении выходного тока МКП, не превышающем 0,05 от ее тока проводимости. Это условие определяет уро-вень входного тока при з.аданном коэффициенте усиления flj.

При импульсном режиме работы МКП максимальное значение выходного тока растет, однако для его достижения величину входного тока следует увеличивать.

Известен способ возбуждения режима самоподдерживающейся эмиссий в усилительной микроканальной пластине Г 2 3 путем подачи на микрока;нальную пластину постоянного номинального напряжения питания и.„,, обеспечивающего оптимальный режим работы, и дополнительного импульсного питания. В этом способе используется обнаруженное явление самоподдерживающейся эмиссии при подаче на МКП напряжения выше значения Пороговое напряжение для МКП составляет величину (1,8 2,0/ид,р гдеид,ц,,- номинальное постоянное напряжение питания, обеспечивающее оптимальное усиление в статическом режиме эксплуатации МКП (обычно приводится в паспорте на МКП ). При генерации МКП выходной электронный поток достигает .своего максимального значения В известном способе дополнительно к постоянному номинальному напряжению U прикладывается импульсное напряжение той же полярности и длительностью до 200Ю с. Общее напряжение питания превышает Ufipp при этом Наблюдается генерация эмиссионного тока со всей, поверхности МКП в течение 0,3 10 с. 2 .

Известный способ позволяет получить генерацию с МКП, однако характеризуется невозможностью генерации локальных участков МКП в привязке к внешнему энергетическому воздействию} функциональной ограниченностью применения вызванной невозможностью регистрации внешних сигналов.

Цель изобретения - -увеличение чувствительности при регистрации внешних энергетических воздействий за счет генерации участков микроканальной пластины, находящихся под локальным воздействием, а также увеличение срока службы и расширение функциональных возможностей микроканальной пластины.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу возбуждения режима самоподдерживакядейся эмиссии в усилительной микроканальной пластине путем подачи на микроканальную пластину постоянного номинального напряжения питания обеспечивающего оптимальный режим .работы, и дополнительного импульсного питания, амплитуду импульсног напряжения питания выбирают так/ чтобы суммарное напряжение составляло (1,б-1,.г, длительность импульса 0,3-10 3-10 с и период между импульсами

),1

где - диэлектрическая проницаемость вакуума;

R сопротивление микроканальной пластины. Ом; «КП диаметр пластины, м,толщина пластины, м; коэффициент полезной площаS ди

Л - коэффициент, равный 10-15. Величину постоянного напряжения питания О можно поддерживать в прделах 0,lU, lU..

На фиг. 1 приведена схема реализации предложенного способа; на фиг. 2 -.осциллограмма выходного токового импульса.

Возбуждающий МКП поток (например, электронов ) 1 малой величины поступает на ее вход 2. При подаче на выходную плоскость МКП 3 дополнительно к постоянному напряжению питания Уд - положительного импульса амплитудой (0,6-0, Т/Ц внешнее локальное возбуждение вызывает генерацию МКП только в области 4.Эмисионный выходной электронный поток 5 захватйвается электрическим поле экрана 6f с целью визуализации выходного потока 5 имеющего люминрфорный слой 7, который наносится н прозрачное проводящее покроатие В.

теклянный экран 6, таким образом, является частью оболочки вакуумного объема, в котором расположена МКП.

Предложенный способ проверен на МКП со следующим параметрами: диаметр МКП,() M-I диаметр каналов MKn(d)20 мкм, коэффициент полезной площади МКП (S) 0,6-0,7; толщина МКП( J1,1 номинальное рабочее напряжение MKn{O|,f,) 1100 в; гарантируемый коэффициент усиления МКП не менее 5 сопро- тивление МКП()4,, Расстояние между МКП и экраном 2 мм, давление в рабочем объеме поддерживается, на уровне рт.ст.

Первоначально без включенного входного электронного луча на МКП дополнительно к постоянному напряженйюО.. „подают положительный пря

.у

моугольный импульс амплиту-дой 0,б 0, 7jU. длительностью 3-16 с в однократном режиме Измерение импульсного тока в цепи экрана и отсутствие го засветки даже на отдельных участкак свидетельствует об отсутствии в этом случае самопроизвольной генерации МКП. Увеличение амплитуды импульсного питания МКП до значения il,0-l,2) приводит к генерации всей МКП, что фиксируется визуально и осциллографом, подключенным к сопротивлению нагрузки Ом в цепи экрана (фиг. 1).

После определения порогового напряжения исследуемых МКП включают расфокусированный электронный луч такой величины, при которой значение выходного тока с МКП при постоянном напряже11ии питания составляет . (Свечение экрана при ускоряющем напряжении +{б-7)кВ практически отсутствует. При подаче на МКП при этом дополнительного импульсного питания амплитудой (0,б 0,7/и,и, длительностью З-ЮЧз фиксируется яркое вспыхивание экрана

в пределах воздействующего луча и токовый импульс в его цепи на сопро-. тивлении нагрузки.

Увеличение входного тока не приводит к изменению светящегося пятна на экране и увеличению выходного заряда с МКП, измеряемого на R. Уменьйюние исходного постоянного напряжения питания МКП до значений 0,би„(„ 0, соответствующее увеличение амплитуды подаваемого на МКП импульса до значения, при котором общее напряжение на МКП не превышает Д1,6-1, 7) и, также не изменяет выходного заряда с МКП.

Из осциллограммы выходного токового импульса (фиг. 2) видно, что

формирование максимального выходного тока-происходит, практически, мгно.венно, а его спад завершается за время ,3 МКС. Задержки по времени между передним фронтом импульса дополнительного питания и моментом формирования максимального значения выходного тока не обнаружено. Парак тры импульса питания МКП следующие: длительность переднего фронта

0 не более , прямоугольная

форма, длительность импульса. 3-Юх:,

Независимость выходного заряда МКП от величины входного тока и от указанной комбинации питания МКП

5 позволяют полученный результат рассматривать как наличие генерации с части МКП, находящейся под электронным лучом.

Величина зафиксированного заряда

0 вых примерно в 10-15 раз превьвяает прюдельный выходной заряд.Возникающий на стенках генерируемых каналов МКП положительный заряд,равный Qaj,,x« восстанавливается током проводимости стенок канала.

5

Экспериментально установлено, что при снижении суммарного напряжения ниже 1,би„ „генерации не наблюдается, при увеличении суммарного напряжения вьаше l,, наблюдается

0 самопроизвольная генерация без внешнего воздействия на отдельных участках МКП. Этими эффектами определяется диапазон амплитуды питающего напряжения. Диапазон длительности импульсного напряжения . определялся следующими факторами: формирование импульсов с длительностью менее 0,3 мкс сопряжено с большими техническими трудностями,

0 увеличение длительности дополнительного питания выше 3 не целесообразно из-за короткого времени генерирования.

Минимальное время между импульс сами напряжения Т определяется

из условия восстановления возникгиощего во время генера ции на стенках каналов МКП положительного заряда током проводимости, который зависит от параметров МКП. Ко.эффициент А

0 в предлагаемом соотношении Т составляет величину 10-15. Снижение постоянного напряжения питания ниже О,, приводит к исчезновению режима самогенерации, а увеличение

5 выше lU, - снижению ресурса МКП.

Таким образом, предложенный способ эксплуа:тации МКП позволяет увеличить чувствительность МКП при регистрации внешнего возбуждения

0 (. электронного ) за счет генерации участков МКП, находящихся под его локальным воздействием.

ten

r Г

ffOtO.f-ffft

1. СПОСОБ ВОЗБУЖДЕНИЯ РЕЖИМА САМОПОДДЕРЖИВАЮЩЕЙСЯ ЭМИССИИ В УСИЛИТЕЛЬНОЙ МИКРОКАНАЛЬНОЙ ПЛАСТИНЕ, путем подачи на микроканальную пласти ну постоянного номинального 1апря жения и дополнительного им,пульснбго питания, отличаю,щ и и с я тем, что, с целью понывюния чувствительности при регистг рации внешних энергетических Воздей,ствий за счет генерации участков микроканальной пластины, находящих3 2, S ся под локальным воздействием, ампли|туду импульсного напряжения питания выбирают так, тобы суммарное напряжение составляло

I

I

Ait2