Vernier陽(yáng)極探測(cè)器及其電子讀出電路的設(shè)計(jì)
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紫外探測(cè)技術(shù)是繼紅外和激光探測(cè)技術(shù)之后發(fā)展起來(lái)的又一軍民兩用光電探測(cè)技術(shù)。早在20世紀(jì)50年代，人們就開(kāi)始了對(duì)紫外探測(cè)技術(shù)的研究。EUV探測(cè)器是利用30．4 nm波長(zhǎng)的極紫外成像技術(shù)對(duì)地球等離子體層成像，可以得到地球周圍整個(gè)磁層的分布，用來(lái)進(jìn)行空間環(huán)境探測(cè)和研究太陽(yáng)擾動(dòng)期間的變化。
2007年10月24日，我國(guó)“嫦娥”一號(hào)衛(wèi)星成功發(fā)射，標(biāo)志著我國(guó)進(jìn)入具有深空探測(cè)能力的國(guó)家行列。目前，“嫦娥探月計(jì)劃”二期工程中開(kāi)展月基地球等離子體層EUV成像實(shí)驗(yàn)，研究地球空間環(huán)境變化，為災(zāi)害性環(huán)境變化提供觀測(cè)數(shù)據(jù)。
本課題組對(duì)極紫外成像探測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了技術(shù)研究，并在陽(yáng)極設(shè)計(jì)和電路信號(hào)處理方面取得了較好的成績(jī)。
1 Vernier陽(yáng)極探測(cè)器的結(jié)構(gòu)
陽(yáng)極探測(cè)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(xù)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(jì)數(shù)率和位置分辨率，因此，本文主要介紹Vernier陽(yáng)極。
陽(yáng)極探測(cè)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(cè)器基本結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。單光子光源通過(guò)輸入窗口到達(dá)光電陰極產(chǎn)生電子，再通過(guò)V型級(jí)聯(lián)的MCP倍增產(chǎn)生電子云，在加速電場(chǎng)作用下到達(dá)Vernier陽(yáng)極，形成多路的電子脈沖。多路信號(hào)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(jié)構(gòu)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°，正弦曲線的相位隨著橫向線性變化。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，由于正弦曲線波長(zhǎng)遠(yuǎn)大于電極寬度，在電子云覆蓋的每個(gè)電極面積內(nèi)，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(biāo)x值，當(dāng)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(biāo)位置。
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