eng
Выпуск #5/2015
А.Долотов, П.Коновалов, Р.Нуртдинов
Сильноточный ФЭУ на микроканальной пластине для регистрации субнаносекундных световых импульсов
Сильноточный ФЭУ на микроканальной пластине для регистрации субнаносекундных световых импульсов
Просмотры: 5997
Представлены результаты разработки фотоэлектронного умножителя (ФЭУ) на микроканальной пластине (МКП), обладающего субнаносекундным временным разрешением и высоким пределом линейности анодного тока. ФЭУ предназначен для регистрации слабых импульсных потоков излучения в УФ-, видимом и ближнем ИК-диапазоне (от 150 до 900 нм).
Теги: photocathode photomultipliers spectral response спектральная чувствительность фотокатода фотоэлектронные умножители
Введение
Закономерности фотоэлектроники лежат в основе экспериментальной техники регистрации нано- и субнаносекундных световых импульсов, изучения плазмы, идентификации пионов, каонов и протонов и многих других ядерных и физических экспериментов. К фотоэлектронным умножителям (ФЭУ), которые входят в состав черенковских и сцинтилляционных детекторов, предъявляют особые требования. Это в основном касается временных характеристик ФЭУ: разброса времени прохождения сигнала через ФЭУ (джиттер) δt, длительности фронта нарастания τф, длительности на полувысоте τ0,5 импульсной характеристики (импульсная характеристика – реакция ФЭУ на бесконечно короткий импульс светового излучения). Быстрые временные характеристики позволяют работать с короткими импульсами, что необходимо при работе с быстрыми сцинтилляторами, постоянные высвечивания которых не превышают 1 нс, с радиаторами черенковских счетчиков, генерирующих световые импульсы длительностью около 10–11 с, с датчиками, применяемыми в широкополосных лазерных системах связи. Развитие определенных областей экспериментальной физики и широкое внедрение физических методов исследований в различные отрасли науки и техники стимулируют развитие технологии изготовления ФЭУ. Для всех конструкций разрабатываемых ФЭУ как отечественного, так и зарубежного производства характерно постоянное улучшение временных характеристик.
Разработанные во ФГУП "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л.Духова" (Москва) быстродействующие сильноточные ФЭУ на дискретных динодах обладают временными характеристиками, соответствующими требованиям современной техники регистрации – длительность импульсной характеристики на полувысоте равна 1 нс при линейном токе не менее 0,5 А (СНФТ 18М) и 0,5 нс при линейном токе не менее 0,15 А (СНФТ 20) [1]. Однако их большие габаритные размеры, высокая стоимость, невозможность работы в магнитных полях из-за искажения траекторий движения электронов, металлостеклянный корпус и, как следствие, низкая механическая прочность значительно сужают возможности их использования.
ФЭУ на основе микроканальных пластин (МКП) по сравнению с ФЭУ на базе вторично-эмиссионных дискретных динодов обладают заметными преимуществами.
Во-первых, они имеют существенно лучшее временное разрешение. Известно, что форму выходного импульса определяет разброс времени пролета фото- и вторичных электронов, связанный с разбросом значений и направлений их начальных скоростей, различием длин траекторий и скоростей пролета по ним. Уменьшение разброса времен пролета электронов в ФЭУ с МКП объясняется значительным уменьшением суммарной протяженности траекторий электронов при их умножении. Время задержки сигнала в обычных ФЭУ близко к 30 нс, а в ФЭУ с МКП – меньше 1 нс.
Во-вторых, ФЭУ на основе МКП обладают уменьшенными массогабаритными характеристиками: диаметр МКП варьируется от нескольких миллиметров до 10 см, а толщина составляет менее 1 миллиметра.
В-третьих, подобные ФЭУ могут работать в сильных магнитных полях. В ФЭУ на дискретных динодах траектория электронов в межэлектродных пространствах при воздействии магнитного поля заметно искажается, что приводит к искажению выходного импульса. Поэтому, при работе в сильных магнитных полях, приходится экранировать ФЭУ. У ФЭУ с МКП воздействие магнитных полей на движение электронов незначительно. Причина в том, что электроны будут двигаться строго внутри канала пластины, в котором они зародились, независимо от внешнего магнитного поля.
Четвертая отличительная черта – это возможность создания затворного импульса. Чаще всего для импульсного управления используется промежуток "фотокатод – вход МКП". Выключение источника питания данного промежутка переводит его в закрытое состояние, а подача на обесточенный промежуток импульса напряжения с соответствующей полярностью и амплитудой приводит к открытию ФЭУ на время, равное длительности импульса. Конечно, в ФЭУ на дискретных динодах также предпринимались попытки использовать импульсное управление с помощью управляющей сетки в катодной области, однако при этом сам фотокатод имел сетчатую структуру, что негативно сказывалось на его свойствах.
Другое свойство ФЭУ на основе МКП – это воспроизведение с высокой временной разрешающей способностью информации о пространственном распределении падающего излучения. МКП имеет важное преимущество перед системами с дискретными динодами – в ней производится усиление фототока при сохранении его пространственного распределения. Это свойство положено в основу работы координатно-чувствительных датчиков.
В настоящей статье представлен ФЭУ на основе микроканальных пластин, выполненный в нескольких вариантах: с одной или двумя МКП, с многощелочным фотокатодом с диапазоном спектральной чувствительности от 200 до 900 нм, или CsI-фотокатодом, имеющим диапазон спектральной чувствительности от 150 до 230 нм. Главными преимуществами приборов в ряду аналогичных ФЭУ являются малая длительность анодного импульса на полувысоте в линейном диапазоне световой характеристики ФЭУ при освещении фотокатода световой вспышкой длительностью около 0,1 нс (не более 0,65 нс для ФЭУ с двумя МКП и не более 0,5 нс для ФЭУ с одной МКП), а также высокое значение предела линейности световой характеристики в импульсном режиме при освещении фотокатода световой вспышкой длительностью на полувысоте 20 нс (не менее 0,3 А).
Конструкция ФЭУ
Входное окно вакуумного блока ФЭУ (рис.1) выполнено из кварцевого стекла или MgF2, и на его внутренней поверхности сформирован фотокатод диаметром 25 мм. Вблизи катодного окна расположена входная поверхность микроканальной пластины (тип МКПО 25–8). При необходимости, в зависимости от требуемого усиления, в конструкции используют либо одну МКП, либо две – в этом случае их соединяют в шеврон. С выхода МКП поток электронов попадает на анод, соединенный с коаксиальным выводом, волновое сопротивление которого 50 Ом.
Вакуумный блок помещают в корпус, внутри которого также расположен резистивный делитель (он обеспечивает подачу требуемой разности потенциалов на электроды), и заливают компаундом. На торцевой стороне корпуса расположены разъем с волновым сопротивлением 50 Ом для снятия выходного сигнала (N-типа или SMA), разъем для подачи питающего напряжения (SHV-разъем, 5 кВ) и клемма для подключения провода заземления (рис.2).
Основные параметры и характеристики ФЭУ
Световая чувствительность фотокатода и диапазон спектральной чувствительности
Световая чувствительность многощелочного фотокатода лежит в пределах 350–500 мкА/лм. В измерениях использовался источник света типа А (светоизмерительная электрическая лампа накаливания типа СИС-40–100). Типичная спектральная чувствительность фотокатода Sλ (мА/Вт) в диапазоне длин волн падающего излучения 200–950 нм представлена на рис.3, результаты испытаний приведены в таблице.
Предел линейности световой характеристики
При определении предела линейности световой характеристики были использованы осциллограф TDS-3052В, лазер DTL-419QT (производство "Лазер-компакт"), фотодетектор СЭ518 и набор светофильтров. На входное окно ФЭУ и фотодетектор, помещенные в светонепроницаемую камеру, с интервалом в 2–5 с подавали лазерные импульсы через полупрозрачное светоделительное зеркало. На оба входа осциллографа через аттенюаторы СДНР14–02 (1:5) поступали электрические импульсы с выходов ФЭУ и фотодетектора и снимались амплитуды выходных импульсов (F1 –амплитуда импульса напряжения с выхода фотодетектора; H1 – амплитуда импульса напряжения на выходе ФЭУ, k – коэффициент деления аттенюатора). Поток излучения варьировался с помощью светофильтров. Для определения величины отклонения световой характеристики от линейности δ использовали коэффициент ослабления потока излучения n1, определяемый как
,
и коэффициент уменьшения амплитуды импульса анодного тока n2, определяемый как
.
Индексы "1" и "2" соответствуют разным уровням потока излучения.
С учетом этих условий отклонение от линейности рассчитывали по формуле:
.
Тогда амплитуда анодного тока ФЭУ (предел линейности) Iа для полученной величины δ зависела от полученных величин согласно выражению
,
где Rн – сопротивление нагрузки.
Результаты измерений предела линейности световой характеристики в импульсном режиме ФЭУ с двумя МКП при освещении фотокатода однократным световым импульсом длительностью на полувысоте 6 нс представлены на рис.4. Видно, что при отклонении от линейности, достигающем –15%, амплитуда анодного тока ФЭУ составила 3,7 А. Рис.5 демонстрирует результаты измерений предела линейности световой характеристики в импульсном режиме ФЭУ с двумя МКП при освещении фотокатода однократным световым импульсом длительностью на полувысоте 20 нс. При таком же отклонении от линейности (–15%) амплитуда анодного тока ФЭУ составила 1,15 А.
Временное разрешение
Для измерения длительности анодного импульса на полувысоте в линейном диапазоне световой характеристики ФЭУ площадь фотокатода полностью освещали потоком пикосекундного генератора световых импульсов PLP-10 (Hamamatsu Photonics) длительностью на полувысоте ~0,1 нс. Для регистрации импульсов использовали осциллограф DSO7052В. Осциллограммы выходных сигналов с обоих приборов – ФЭУ с одной и двумя МКП, показаны на рис.6 и 7 соответственно.
Временное разрешение Т 05 рассчитывается по формуле:
,
где Твых – длительность на полувысоте выходного импульса ФЭУ; Ткр – длительность на полувысоте импульсной характеристики канала регистрации электрического сигнала; Ти – длительность на полувысоте импульса излучения; Тосц – длительность на полувысоте импульсной характеристики осциллографа, которая с учетом коэффициента, учитывающего размерность (нс·ГГц) и принятого равным 0,35, для полосы пропускания осциллографа f определяется как
.
Временное разрешение ФЭУ с МКП Т05, определенное в результате испытаний, составило:
• для ФЭУ с одной МКП –0,16 нс при выходном токе 0,26 А;
• для ФЭУ с двумя МКП –0,25 нс при выходном токе 0,31 А.
Зависимость длительности анодного импульса от напряжения на промежутке "выход МКП – анод"
Были получены осциллограммы выходного сигнала ФЭУ с МКП при различных напряжениях на промежутке "выход МКП – анод" (1500, 2000 и 2500 В). Анализ результатов измерений (рис.8–10) показал, что длительность анодного импульса ФЭУ с МКП не зависит от напряжения на промежутке "выход МКП – анод".
Коэффициент усиления
Измерения зависимости коэффициента усиления от напряжения на МКП проводились с помощью лазера (длина волны – 527 нм; длительность импульса 0,56 нс; частота следования импульсов 1 Гц). Фотокатод ФЭУ был засвечен лазерным излучением по всей площади. Импульс с анода ФЭУ регистрировался первым каналом осциллографа DSO7052В. Второй канал осциллографа регистрировал импульс от фотодетектора СФДЭ6, засветка которого осуществлялась вместе с засветкой ФЭУ через полупрозрачное светоделительное зеркало.
Напряжение на МКП подбиралось таким образом, чтобы сначала спектральная анодная чувствительность ФЭУ на длине волны 527 нм равнялась спектральной чувствительности фотокатода на этой же длине волны. То есть подбирались такие условия, когда коэффициент усиления микроканальной пластины равнялся единице. Затем вычислялось отношение амплитуд сигналов с ФЭУ и фотодетектора при увеличении напряжения на микроканальной пластине:
,
где i – номер измерения при соответствующем напряжении на МКП; Нi – амплитуда сигнала с анода ФЭУ; Fi – амплитуда сигнала с фотодетектора СФДЭ6.
Коэффициент усиления ФЭУ при соответствующем напряжении на МКП рассчитывался по формуле
.
Как было сказано выше, при i = 1 мы имеем коэффициент усиления ФЭУ М1 = 1.
Полученная для ФЭУ с двумя МКП зависимость коэффициента усиления М от напряжения на микроканальной пластине представлена на рис.11.
Заключение
При конструировании отдельных элементов ФЭУ специалистами ФГУП "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики имени Н.Л.Духова" были использованы оригинальные технические решения. Это позволило создать ФЭУ на микроканальной пластине, обладающий высоким уровнем временных и токовых характеристик. Полученные результаты показали, что технические характеристики созданных фотоумножителей находятся на одном уровне с характеристиками зарубежных аналогов (ФЭУ фирмы Photek Limited) [2–4], а по некоторым параметрам (предел линейности световой характеристики) даже превосходят их.
Литература
1. Электровакуумные приборы для детекторов и регистраторов быстропротекающих процессов. – ФГУП "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" [Электронный ресурс]. – URL: http:// www.vniia.ru/vakum/vakum.html.
2. Milnes J.S., Howorth J.R. Picosecond time response characteristics of microchannel plate PMT detectors. – Proc. SPIE, 2005, v. 5580, p.730–740.
3. Howorth J.R., Milnes J.S., Horsfield C.J, Mack J.M. Ultra-fast photomultipliers with high dynamic range. – High-speed Photography and Photonics Conference, September 2006.
4. Photomultiplier – Products – Photek Limited [Электронный ресурс]. – URL: http:// www.photek.com/products/photomultipliers.html
Закономерности фотоэлектроники лежат в основе экспериментальной техники регистрации нано- и субнаносекундных световых импульсов, изучения плазмы, идентификации пионов, каонов и протонов и многих других ядерных и физических экспериментов. К фотоэлектронным умножителям (ФЭУ), которые входят в состав черенковских и сцинтилляционных детекторов, предъявляют особые требования. Это в основном касается временных характеристик ФЭУ: разброса времени прохождения сигнала через ФЭУ (джиттер) δt, длительности фронта нарастания τф, длительности на полувысоте τ0,5 импульсной характеристики (импульсная характеристика – реакция ФЭУ на бесконечно короткий импульс светового излучения). Быстрые временные характеристики позволяют работать с короткими импульсами, что необходимо при работе с быстрыми сцинтилляторами, постоянные высвечивания которых не превышают 1 нс, с радиаторами черенковских счетчиков, генерирующих световые импульсы длительностью около 10–11 с, с датчиками, применяемыми в широкополосных лазерных системах связи. Развитие определенных областей экспериментальной физики и широкое внедрение физических методов исследований в различные отрасли науки и техники стимулируют развитие технологии изготовления ФЭУ. Для всех конструкций разрабатываемых ФЭУ как отечественного, так и зарубежного производства характерно постоянное улучшение временных характеристик.
Разработанные во ФГУП "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л.Духова" (Москва) быстродействующие сильноточные ФЭУ на дискретных динодах обладают временными характеристиками, соответствующими требованиям современной техники регистрации – длительность импульсной характеристики на полувысоте равна 1 нс при линейном токе не менее 0,5 А (СНФТ 18М) и 0,5 нс при линейном токе не менее 0,15 А (СНФТ 20) [1]. Однако их большие габаритные размеры, высокая стоимость, невозможность работы в магнитных полях из-за искажения траекторий движения электронов, металлостеклянный корпус и, как следствие, низкая механическая прочность значительно сужают возможности их использования.
ФЭУ на основе микроканальных пластин (МКП) по сравнению с ФЭУ на базе вторично-эмиссионных дискретных динодов обладают заметными преимуществами.
Во-первых, они имеют существенно лучшее временное разрешение. Известно, что форму выходного импульса определяет разброс времени пролета фото- и вторичных электронов, связанный с разбросом значений и направлений их начальных скоростей, различием длин траекторий и скоростей пролета по ним. Уменьшение разброса времен пролета электронов в ФЭУ с МКП объясняется значительным уменьшением суммарной протяженности траекторий электронов при их умножении. Время задержки сигнала в обычных ФЭУ близко к 30 нс, а в ФЭУ с МКП – меньше 1 нс.
Во-вторых, ФЭУ на основе МКП обладают уменьшенными массогабаритными характеристиками: диаметр МКП варьируется от нескольких миллиметров до 10 см, а толщина составляет менее 1 миллиметра.
В-третьих, подобные ФЭУ могут работать в сильных магнитных полях. В ФЭУ на дискретных динодах траектория электронов в межэлектродных пространствах при воздействии магнитного поля заметно искажается, что приводит к искажению выходного импульса. Поэтому, при работе в сильных магнитных полях, приходится экранировать ФЭУ. У ФЭУ с МКП воздействие магнитных полей на движение электронов незначительно. Причина в том, что электроны будут двигаться строго внутри канала пластины, в котором они зародились, независимо от внешнего магнитного поля.
Четвертая отличительная черта – это возможность создания затворного импульса. Чаще всего для импульсного управления используется промежуток "фотокатод – вход МКП". Выключение источника питания данного промежутка переводит его в закрытое состояние, а подача на обесточенный промежуток импульса напряжения с соответствующей полярностью и амплитудой приводит к открытию ФЭУ на время, равное длительности импульса. Конечно, в ФЭУ на дискретных динодах также предпринимались попытки использовать импульсное управление с помощью управляющей сетки в катодной области, однако при этом сам фотокатод имел сетчатую структуру, что негативно сказывалось на его свойствах.
Другое свойство ФЭУ на основе МКП – это воспроизведение с высокой временной разрешающей способностью информации о пространственном распределении падающего излучения. МКП имеет важное преимущество перед системами с дискретными динодами – в ней производится усиление фототока при сохранении его пространственного распределения. Это свойство положено в основу работы координатно-чувствительных датчиков.
В настоящей статье представлен ФЭУ на основе микроканальных пластин, выполненный в нескольких вариантах: с одной или двумя МКП, с многощелочным фотокатодом с диапазоном спектральной чувствительности от 200 до 900 нм, или CsI-фотокатодом, имеющим диапазон спектральной чувствительности от 150 до 230 нм. Главными преимуществами приборов в ряду аналогичных ФЭУ являются малая длительность анодного импульса на полувысоте в линейном диапазоне световой характеристики ФЭУ при освещении фотокатода световой вспышкой длительностью около 0,1 нс (не более 0,65 нс для ФЭУ с двумя МКП и не более 0,5 нс для ФЭУ с одной МКП), а также высокое значение предела линейности световой характеристики в импульсном режиме при освещении фотокатода световой вспышкой длительностью на полувысоте 20 нс (не менее 0,3 А).
Конструкция ФЭУ
Входное окно вакуумного блока ФЭУ (рис.1) выполнено из кварцевого стекла или MgF2, и на его внутренней поверхности сформирован фотокатод диаметром 25 мм. Вблизи катодного окна расположена входная поверхность микроканальной пластины (тип МКПО 25–8). При необходимости, в зависимости от требуемого усиления, в конструкции используют либо одну МКП, либо две – в этом случае их соединяют в шеврон. С выхода МКП поток электронов попадает на анод, соединенный с коаксиальным выводом, волновое сопротивление которого 50 Ом.
Вакуумный блок помещают в корпус, внутри которого также расположен резистивный делитель (он обеспечивает подачу требуемой разности потенциалов на электроды), и заливают компаундом. На торцевой стороне корпуса расположены разъем с волновым сопротивлением 50 Ом для снятия выходного сигнала (N-типа или SMA), разъем для подачи питающего напряжения (SHV-разъем, 5 кВ) и клемма для подключения провода заземления (рис.2).
Основные параметры и характеристики ФЭУ
Световая чувствительность фотокатода и диапазон спектральной чувствительности
Световая чувствительность многощелочного фотокатода лежит в пределах 350–500 мкА/лм. В измерениях использовался источник света типа А (светоизмерительная электрическая лампа накаливания типа СИС-40–100). Типичная спектральная чувствительность фотокатода Sλ (мА/Вт) в диапазоне длин волн падающего излучения 200–950 нм представлена на рис.3, результаты испытаний приведены в таблице.
Предел линейности световой характеристики
При определении предела линейности световой характеристики были использованы осциллограф TDS-3052В, лазер DTL-419QT (производство "Лазер-компакт"), фотодетектор СЭ518 и набор светофильтров. На входное окно ФЭУ и фотодетектор, помещенные в светонепроницаемую камеру, с интервалом в 2–5 с подавали лазерные импульсы через полупрозрачное светоделительное зеркало. На оба входа осциллографа через аттенюаторы СДНР14–02 (1:5) поступали электрические импульсы с выходов ФЭУ и фотодетектора и снимались амплитуды выходных импульсов (F1 –амплитуда импульса напряжения с выхода фотодетектора; H1 – амплитуда импульса напряжения на выходе ФЭУ, k – коэффициент деления аттенюатора). Поток излучения варьировался с помощью светофильтров. Для определения величины отклонения световой характеристики от линейности δ использовали коэффициент ослабления потока излучения n1, определяемый как
,
и коэффициент уменьшения амплитуды импульса анодного тока n2, определяемый как
.
Индексы "1" и "2" соответствуют разным уровням потока излучения.
С учетом этих условий отклонение от линейности рассчитывали по формуле:
.
Тогда амплитуда анодного тока ФЭУ (предел линейности) Iа для полученной величины δ зависела от полученных величин согласно выражению
,
где Rн – сопротивление нагрузки.
Результаты измерений предела линейности световой характеристики в импульсном режиме ФЭУ с двумя МКП при освещении фотокатода однократным световым импульсом длительностью на полувысоте 6 нс представлены на рис.4. Видно, что при отклонении от линейности, достигающем –15%, амплитуда анодного тока ФЭУ составила 3,7 А. Рис.5 демонстрирует результаты измерений предела линейности световой характеристики в импульсном режиме ФЭУ с двумя МКП при освещении фотокатода однократным световым импульсом длительностью на полувысоте 20 нс. При таком же отклонении от линейности (–15%) амплитуда анодного тока ФЭУ составила 1,15 А.
Временное разрешение
Для измерения длительности анодного импульса на полувысоте в линейном диапазоне световой характеристики ФЭУ площадь фотокатода полностью освещали потоком пикосекундного генератора световых импульсов PLP-10 (Hamamatsu Photonics) длительностью на полувысоте ~0,1 нс. Для регистрации импульсов использовали осциллограф DSO7052В. Осциллограммы выходных сигналов с обоих приборов – ФЭУ с одной и двумя МКП, показаны на рис.6 и 7 соответственно.
Временное разрешение Т 05 рассчитывается по формуле:
,
где Твых – длительность на полувысоте выходного импульса ФЭУ; Ткр – длительность на полувысоте импульсной характеристики канала регистрации электрического сигнала; Ти – длительность на полувысоте импульса излучения; Тосц – длительность на полувысоте импульсной характеристики осциллографа, которая с учетом коэффициента, учитывающего размерность (нс·ГГц) и принятого равным 0,35, для полосы пропускания осциллографа f определяется как
.
Временное разрешение ФЭУ с МКП Т05, определенное в результате испытаний, составило:
• для ФЭУ с одной МКП –0,16 нс при выходном токе 0,26 А;
• для ФЭУ с двумя МКП –0,25 нс при выходном токе 0,31 А.
Зависимость длительности анодного импульса от напряжения на промежутке "выход МКП – анод"
Были получены осциллограммы выходного сигнала ФЭУ с МКП при различных напряжениях на промежутке "выход МКП – анод" (1500, 2000 и 2500 В). Анализ результатов измерений (рис.8–10) показал, что длительность анодного импульса ФЭУ с МКП не зависит от напряжения на промежутке "выход МКП – анод".
Коэффициент усиления
Измерения зависимости коэффициента усиления от напряжения на МКП проводились с помощью лазера (длина волны – 527 нм; длительность импульса 0,56 нс; частота следования импульсов 1 Гц). Фотокатод ФЭУ был засвечен лазерным излучением по всей площади. Импульс с анода ФЭУ регистрировался первым каналом осциллографа DSO7052В. Второй канал осциллографа регистрировал импульс от фотодетектора СФДЭ6, засветка которого осуществлялась вместе с засветкой ФЭУ через полупрозрачное светоделительное зеркало.
Напряжение на МКП подбиралось таким образом, чтобы сначала спектральная анодная чувствительность ФЭУ на длине волны 527 нм равнялась спектральной чувствительности фотокатода на этой же длине волны. То есть подбирались такие условия, когда коэффициент усиления микроканальной пластины равнялся единице. Затем вычислялось отношение амплитуд сигналов с ФЭУ и фотодетектора при увеличении напряжения на микроканальной пластине:
,
где i – номер измерения при соответствующем напряжении на МКП; Нi – амплитуда сигнала с анода ФЭУ; Fi – амплитуда сигнала с фотодетектора СФДЭ6.
Коэффициент усиления ФЭУ при соответствующем напряжении на МКП рассчитывался по формуле
.
Как было сказано выше, при i = 1 мы имеем коэффициент усиления ФЭУ М1 = 1.
Полученная для ФЭУ с двумя МКП зависимость коэффициента усиления М от напряжения на микроканальной пластине представлена на рис.11.
Заключение
При конструировании отдельных элементов ФЭУ специалистами ФГУП "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики имени Н.Л.Духова" были использованы оригинальные технические решения. Это позволило создать ФЭУ на микроканальной пластине, обладающий высоким уровнем временных и токовых характеристик. Полученные результаты показали, что технические характеристики созданных фотоумножителей находятся на одном уровне с характеристиками зарубежных аналогов (ФЭУ фирмы Photek Limited) [2–4], а по некоторым параметрам (предел линейности световой характеристики) даже превосходят их.
Литература
1. Электровакуумные приборы для детекторов и регистраторов быстропротекающих процессов. – ФГУП "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" [Электронный ресурс]. – URL: http:// www.vniia.ru/vakum/vakum.html.
2. Milnes J.S., Howorth J.R. Picosecond time response characteristics of microchannel plate PMT detectors. – Proc. SPIE, 2005, v. 5580, p.730–740.
3. Howorth J.R., Milnes J.S., Horsfield C.J, Mack J.M. Ultra-fast photomultipliers with high dynamic range. – High-speed Photography and Photonics Conference, September 2006.
4. Photomultiplier – Products – Photek Limited [Электронный ресурс]. – URL: http:// www.photek.com/products/photomultipliers.html
Отзывы читателей
