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微通道板電性能及其導(dǎo)電機(jī)制研究
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資料類(lèi)別
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化工建筑畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） |
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課程(專(zhuān)業(yè))
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材料 |
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關(guān)鍵詞
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微通道板|電子倍增 |
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適用年級(jí)
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研究生 |
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身份要求
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游客 |
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金 幣
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0 �。�金幣如何獲得？） |
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文件格式
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caj |
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文件大小
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8452K |
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發(fā)布時(shí)間
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2015-01-02 18:59:00 |
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| 發(fā)布人 |
kj008 |
內(nèi)容簡(jiǎn)介：
微通道板電性能及其導(dǎo)電機(jī)制研究，博士學(xué)位論文，共127頁(yè)。
摘要：
微通道板電性能是電子倍增和導(dǎo)電性能的合稱(chēng)，是微通道板的核心性能。揭示電子倍增與導(dǎo)電機(jī)制，創(chuàng)新制備技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)高性能 MCP 制備的關(guān)鍵。本論文在 MCP 制備工藝與電性能的關(guān)系、不同工藝下微孔表面成分與形貌的變化過(guò)程、玻璃表面二次電子發(fā)射性能等方面進(jìn)行了系統(tǒng)的探索研究。
研究制備工藝對(duì) MCP 電性能的影響規(guī)律。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證長(zhǎng)徑比(α)、孔徑、斜切角和開(kāi)口面積對(duì)電子增益與體電阻的影響趨勢(shì)，并發(fā)現(xiàn)在電子增益最大時(shí)最佳工作電壓（U）不符合慣用理論關(guān)系式，即 U≠22α，經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式 U＝22α+(100～200)，而孔徑一定時(shí)其體電阻（R）與長(zhǎng)徑比關(guān)系式為 R=15.3+3α。微孔陣列成形經(jīng)歷“慢-快-慢” 酸溶速率的過(guò)程，當(dāng)酸蝕 90min 后形成內(nèi)壁潔凈的微孔陣列，再延長(zhǎng) 30min 可獲得高的電子增益和較低的噪聲。高溫氫還原后可顯著提高電子增益，降低體電阻。其中，還原溫度和方式對(duì) MCP 電性能的影響最顯著，體電阻隨還原溫度增高出現(xiàn)“高-低-高”變化趨勢(shì)，而相同還原工藝參數(shù)下采取活化強(qiáng)迫式還原可顯著降低體電阻至標(biāo)準(zhǔn)工藝的 50%。鍍膜工藝顯著影響電子增益，在保證分辨率的前提下減少輸出面電極材料伸入微孔的深度至標(biāo)準(zhǔn)的 56%，其電子增益可提高 2.7 倍。
分析比較了微孔內(nèi)表面“點(diǎn)、線”上主要元素的相對(duì)含量和化學(xué)結(jié)合狀態(tài)，揭示 MCP 內(nèi)壁表面各元素化學(xué)結(jié)合狀態(tài)的變化過(guò)程，發(fā)現(xiàn)高電子增益 MCP 內(nèi)壁表面存在近周期性分布的硅氧成分微區(qū)。首次利用飛行時(shí)間法測(cè)定了不同工藝條件下含鉛鉍的硅酸鹽玻璃表面的二次電子發(fā)射產(chǎn)額，驗(yàn)證表面二次電子發(fā)射與表面成分的關(guān)系，為 MCP 二次電子發(fā)射性能研究提供新思路。
分析比較不同工藝條件下 MCP 玻璃表面微觀形貌的變化過(guò)程，構(gòu)建了 MCP導(dǎo)電微結(jié)構(gòu)模型，利用滲流理論量化了體導(dǎo)電值的突變閾值，利用電子隧道導(dǎo)電理論闡明了固定工藝下 MCP 體電阻隨室溫和測(cè)試板壓變化的影響原因，揭示了MCP 的電子導(dǎo)電機(jī)制。
本文通過(guò)對(duì)不同工藝下玻璃表面成分和微觀形貌研究，構(gòu)建 MCP 微孔內(nèi)壁表面微結(jié)構(gòu)模型，結(jié)合滲流理論和隧道導(dǎo)電理論揭示了 MCP 的導(dǎo)電機(jī)制，為高性能 MCP 的研究提供理論依據(jù)，為制備工藝的優(yōu)化提供支撐。
關(guān)鍵詞：微通道板；電子倍增；電子導(dǎo)電機(jī)制；表面結(jié)構(gòu)模型；鉛鉍硅酸鹽玻璃
第一章 緒 論
1.1 論文研究背景
軍事需求始終是各類(lèi)微光增強(qiáng)器技術(shù)更新?lián)Q代的主要推動(dòng)力，也是引領(lǐng)整個(gè)光電子成像器件產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展的技術(shù)源泉。眾所周知，作為各類(lèi)軍事裝備的眼睛，先進(jìn)的夜視器材是部隊(duì)取得夜戰(zhàn)勝利的必不可少的技術(shù)手段，其探測(cè)距離、信噪比、響應(yīng)靈敏度、空間成像分辨率等性能直接關(guān)系到作戰(zhàn)雙方中誰(shuí)能在更遠(yuǎn)距離上，或更高一層的圖像分辨檔次（探測(cè)、識(shí)別、辨認(rèn)）上提前發(fā)現(xiàn)并殲滅對(duì)方。因此，先進(jìn)夜視裝備的研發(fā)一直受到各發(fā)達(dá)國(guó)家的高度重視和支持，從二十世紀(jì)三十年代的零代夜視器件（Ag-O-Cs 紅外線變像管+紅外探測(cè)燈）開(kāi)始，先后經(jīng)過(guò)微光第一代、第二代、超二代、第三代、高性能三代、超三代和第四代微光等七個(gè)發(fā)展階段，使微光器件的光電陰極靈敏度和分辨力等性能，從標(biāo)準(zhǔn)三代微光迅速提高到高性能三代微光、超三代微光和第四代微光水平。此外，微光成像器件的光譜響應(yīng)范圍已向短波的藍(lán)綠光、紫外光以及長(zhǎng)波的近紅外波段擴(kuò)展，微光像增強(qiáng)器、微光光子圖像計(jì)數(shù)器和 GaAs 光陰極高速攝影條紋像管等特種微光成像器件已研制成功并得到應(yīng)用。各代微光像增強(qiáng)器件的技術(shù)特點(diǎn)、主要性能和指標(biāo)等數(shù)據(jù)見(jiàn)表 1-1[1]。
微光光電成像器件的工作原理涉及以下四個(gè)基本的物理機(jī)制：光陰極半導(dǎo)體光電效應(yīng)、微通道板（Microchannel Plates，英文縮寫(xiě)為 MCP）的二次電子發(fā)射倍增機(jī)制、熒光屏的電光子轉(zhuǎn)換機(jī)制、光纖傳像元件的全反射原理和電子光學(xué)系統(tǒng)的成像規(guī)律等。微通道板作為器件中承擔(dān)微弱光電子信號(hào)倍增放大、圖像增強(qiáng)的核心元件，其性能直接影響器件的信噪比、電子增益水平和空間/時(shí)間分辨能力、使用壽命等關(guān)鍵性能。如何提高微通道板的綜合性能一直都是器件使用性能提升必須首要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。隨著微通道板應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，這個(gè)問(wèn)題也成為核診斷、粒子探測(cè)、單光子計(jì)數(shù)等多個(gè)領(lǐng)域中必須解決的重要問(wèn)題[2-8]。
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