تاریخ انتشار: 97-07-22 14:07:06 یکشنبه
Visit: (257)

آشکارساز صفحه میکروکانال (MCP) با توانایی منحصر به فرد

Microchannel plate detector

یک صفحه میکروکانال (MCP) یک جز مسطح است که برای شناسایی ذرات تک (الکترون ها، یون ها و نوترون ها) و اشعه های با شدت کم (اشعه ماورابنفش و اشعه ایکس) استفاده می شود. این قطعه به ضرب کننده الکترونی بسیار شباهت دارد. زیرا هر دو ذرات و فوتون ها را به وسیله ضرب الکترون ها از طریق انتشار ثانویه تشدید می کنند. با این حال به دلیل اینکه صفحه آشکارساز میکروکانال دارای کانال های جداگانه ی زیادی است می تواند وضوح فضایی را نیز فراهم کند.

                                                                     

                                                                                نمایی از  چند MCP در ابعاد و شکل های مختلف

آشکارساز MCP چیست؟ 

MCP از میلیون ها صفحه چگال (dense) که از لوله های ضرب کننده الکترونی مستقل درست شده تشکیل شده است. هر لوله دارای قطر معمول 10 میکرومتر و طول 1 میلی متر است. نسبت طول به قطر (L/D) [اینجا 100 است] بین 40 تا 120 در حالت تجاری استاندارد است. فاصله بین لوله ها فقط کمی از قطر لوله ها بزرگ تر است.

                                                 

برای چه کاری مفید است؟

از نظر ماکروسکوپی، MCP ها دارای ضخامت نازک 1 میلی متری با قطر چند سانتی متر (گاهی به شکل مستطیل) هستند. ریز ساختار آن ها تحت میکروسکوپ آشکار می شود و سوراخ های چگال و بسیار کوچک که ورودی لوله های مجزا هستند ظاهر می شوند. "نسبت ناحیه باز" [Open area ratio] به طور مثال نسبت انتگرال منطقه سوراخ به تمام قسمت های صفحه به طور معمول کمتر 50 درصد است. زمانی که قسمت رویی و پشتی سطح توسط فلز پوشانده می شود (ورودی و خروجی الکترود)، داخل لوله ها با یک لایه نیمه رسانا پوشانده می شود که تمایل به انتشار الکترون های ثانویه را در زیر بمباران ذارت پر انرژی اولیه مانند فوتون ها (UV و بالاتر) افزایش می دهد. هر یک از الکترون های ثانویه به اندازه کافی انرژی جنبشی را بدست می آورد تا الکترون های بیشتری را آزاد کند. همانطور که در هر نوع دیگری از ضرب کننده الکترون، انفجاری از الکترون ها در امتداد لوله تشکیل شده است که دارای چند هزار تا یک میلیون (بسته به L/D و میدان الکتریکی) است و در نهایت از منافذ خارج می شود. چیزی که باعث می شود MCP منحصر به فرد شود محلی سازی ابری از بارهای الکتریکی در یک منفذ کوچک و حضور تعداد زیادی از منافذ در یک مکان بزرگتر است که به طور مستقل عمل می کند.

                                                                                 

بنابراین، MCP را میتوان برای تصویر سازی (Imaging) فوتون و ذرات مورد استفاده قرار داد. علاوه بر این، به دلیل سایز کوچک هر یک از ضرب کننده های الکترون (هر لوله) زمان برخورد فوتون/ذره بسیار دقیق می تواند بدست آید (دقت آن بهتر از 100 psec است).

هدف اصلی MCP، تقویت نور کم سطح است. یک فوتوکاتد فوتون های مرئی را به الکترون ها تبدیل می کند که بر MCP منعکس می شوند. در پشت MCP، یک صفحه فسفر ابر باردار تقویت شده را با یک نور بالای موثر مجددا منعکس می کند. تک مرحله MCP، اثرات اشباع در حفره را نشان می دهد به طوری که برای سطح فوق العاده کم نور دو با چند سری از آن ها قرار داده می شود. بنابراین فوتون های تک می توانند با Gian (بهره) 10 تا 100 میلیون قابل مشاهده شوند.

                                                       

                                                                            مقایسه عملکرد آشکارسازهای MCP در سال های مختلف

این آشکارساز در فیزیک اتمی کاربردهای زیادی دارد. مزیت ها و عیب های آن در ادامه آورده شده است. 

مزایا

- قابلیت شمارش فوتون ها بدون نویز

- محدوده دینامیکی بالا

- پاسخ خارج از باند کم

- قابلیت استفاده در دمای محیط

- محکم و قابل اطمینان

- رزولوشن فضایی (Spatial resolution)

معایب

- وابسته به فوتوکاتد

- نویز ثابت الگو

- عملیات در شرایط خلاء

- عمر کوتاه

- ولتاژ عملیاتی بالا

(0)
هیچ دیدگاهی وجود ندارد
دیدگاه خود را بنویسید
*
*