[发明专利]高稳定性、高探测效率紫外光及X射线探测用微通道板及其制备方法

说明书

本发明提供一种高稳定性、高探测效率紫外光及X射线探测用微通道板及其制备方法，在微通道板的基础上，在微通道板输入面及通道一定深度处镀制具有高光电转化效率的膜层材料作为反射光电阴极；在镀制光电阴极材料之后，使用原子层沉积技术制备一层超薄厚度均匀的致密保护层，保护层材料包括氧化硅、氧化铪、氧化铝、氧化钛、氮化硅等，具有较强的阻隔水汽的能力，且具有一定的二次电子发射能力，降低对于MCP本身性能的影响。根据上述方法制备的MCP，可广泛应用于开放式结构探测器及相关设备中，能够承受多次真空与大气环境转换而不发生明显的变化，极大的拓展了卤化物等易受潮湿空气影响的材料作为MCP输入面反射式光电阴极的应用范围。

技术领域

本发明涉及微通道板技术领域，具体而言涉及一种高稳定性、高探测效率紫外光及X射线探测用微通道板及其制备方法。

背景技术

微通道板(Microchannel Plate，MCP)是于20世纪60年代末开发成功的一种简单紧凑的电子倍增器件，其形状是一聚集了上百万个细微的平行空心玻璃管的薄圆片，每一空心管通道的作用犹如一个连续的打拿极倍增器，可以探测粒子、电子、X射线和UV光子，具有低功耗、自饱和、高速探测和低噪声等优点，广泛应用于各类探测器中。

常规MCP对于紫外光以及X射线的探测效率比较低，为了提高MCP的探测效率，可以在MCP输入面镀制具有高转换效率的材料作为反射式阴极，大幅度提高信号光子入射至MCP上是，提升探测效率，所使用的材料多为卤化物如碘化铯等，专利CN 209312708 U《一种X射线分幅相机分幅变像管》，公开了一种在MCP表面镀制反射式碘化铯阴极的方法，采用卤化物材料作为MCP的阴极转换功能膜层，但存在如下问题：采用的高转换效率卤化物一般很容易潮解，需要在膜层镀制完成之后在真空状态下原位封装在真空器件中，或者是在取出后的很短时间内，转移至封装真空器件的真空设备中，避免卤化物膜层出现潮解导致效率下降、噪声增大等问题。因此，含有此种光电转换功能膜层的MCP使用范围非常有限，不能满足开放式MCP器件的使用需求，并且成品MCP的性能受周转过程以及环境的影响比较大，控制难度大。

在提高碘化铯等卤化物膜层材料在潮湿空气中环境中稳定性方面，也有很多的公开报道：专利CN 212872921 U《一种X射线探测器闪烁体防潮结构》提出了在X射线探测器的闪烁体上覆盖一层PCTFE塑料膜，PCTFE塑料膜的四周边再用密封胶进行密封的方法，大大地提高了碘化铯闪烁体的防潮性能，很好地解决了X射线探测器的防潮问题；专利CN109950356 B《一种基于铯铅碘光电探测器及制备方法》提出了在表面旋涂聚甲基丙烯酸甲酯PMMA作为器件保护层，保护层厚度20-50纳米；专利CN 103745762 A《阻水碘化铯闪烁屏》使用的防水薄膜层为有机薄膜层，获得阻水碘化铯闪烁屏，具有优异的阻水和防水效果，并提高了闪烁体层的稳定性，延长了闪烁屏的使用寿命。另外，现有技术还尝试使用200nm左右金属铝膜层、较厚的PECVD氧化硅和PECVD氮化硅进行保护碘化铯，膜层厚度较厚取得的保护效果尚可。

上述多个现有技术设计中，所提供的保护膜方案均是针对碘化铯材料作为透射式阴极或者是闪烁体而言，能够取得很好的效果；对于反射式阴极，上述方法均不能够适用，这是由于膜层太厚，会直接影响阴极材料产生的光电子逸出，而极大的影响探测效率；膜层材料二次电子发射性能差，导致影响MCP本身的电子倍增功能。

发明内容

本发明目的在于提供一种可用于紫外光以及X射线探测的高稳定性、高探测效率的微通道板，通过在微通道板输入面及通道内壁镀制具有高转换效率的功能膜层作为反射式阴极，获得高的探测效率，同时在镀制膜层之后，再制备一层超薄的致密防水保护膜层，保证易受潮湿空气影响的阴极膜层具有很好的稳定性，同时不影响探测效率以及MCP的电子倍增功能。

根据本发明目的的第一方面，提出一种高稳定性、高探测效率紫外光及X射线探测用微通道板，包括：

数百万个相互平行的通道式电子倍增单元排列而成的阵列式电子倍增器，每个电子倍增单元构成微通道结构；所述阵列式电子倍增器定义了输入面；