Placă microcanală

O placă microcanală (termenul englezesc microchannel plate , prescurtat MCP) este un multiplicator de electroni secundari , cu rezoluție de imagine .

Este utilizat pentru amplificarea cu zgomot redus a curenților mici de electroni liberi, ioni sau fotoni cu energie mare. Acestea lovesc placa și generează electroni secundari acolo, care pot fi apoi detectați.

Structură și funcționalitate

Cum funcționează o placă microcanală

O tensiune de accelerare este aplicată între cele două laturi ale plăcii metalizate; placa în sine este realizată din sticlă de plumb. Pereții interiori ai canalelor constau dintr-un material semiconductor . La fel ca o sită, placa este perforată sau traversată de canale microscopice fine, care au de obicei o distanță între orificii de aproximativ 10 µm și un diametru de aproximativ 6-25 µm. Placa are o grosime de câteva zecimi de milimetru (până la aproximativ 1 mm), iar canalele sunt înclinate cu aproximativ 10 ° față de axa plăcii, astfel încât electronii incidenți să lovească peretele canalului de mai multe ori . Acestea sunt apoi accelerate de o tensiune electrică aplicată între plăci de-a lungul canalelor și se înmulțesc cu fiecare impact de perete, astfel încât fiecare canal individual se comportă ca un multiplicator de electroni cu canale microscopice sau multiplicatorul de electroni secundari în trepte în fotomultiplicatori .

Pe partea de ieșire, numărul de electroni a crescut de aproximativ 1000 de ori ca urmare a coliziunilor multiple cu peretele canalului. Electronii amplificați (= înmulțiți) sunt direcționați către detectorul real printr-o secțiune postaccelerație , de obicei un ecran fluorescent , dar și, de exemplu, un ebCCD - CCD bombardat de electroni , o formă specială a CCD-ului pentru detectarea electroni.

cerere

Plăcile cu microcanal sunt utilizate, de exemplu, în intensificatoarele de imagine și în spectroscopia electronică , precum și în spectrometria de masă . În acest din urmă caz, partea de intrare poate fi acoperită cu materiale speciale pentru a crește sensibilitatea pentru tipul de particulă care trebuie detectată. Această acoperire suplimentară, de exemplu, transformă ionii în electroni mai eficient decât în ​​MCP-uri neacoperite. Deoarece electronii liberi urmează să fie detectați, MCP-urile pot fi utilizate numai în vid ridicat. O altă aplicație a MCP-urilor este creșterea luminozității tuburilor cu raze catodice. Prin urmare, MCP-urile sunt utilizate în osciloscoape analogice rapide (Tektronix 7104, 2467B) pentru a face vizibile evenimente care apar rar.

Factori de calitate

Parametrii care determină calitatea sunt în special:

  • Câștig (factor de multiplicare pentru electronii la o tensiune de accelerație dată)
  • Dinamică ( coeficientul dintre cel mai mare și cel mai mic semnal detectabil), cel mai mare semnal posibil este limitat la aproximativ 10% din curentul transversal. Datorită tensiunii de accelerație aplicate, curentul încrucișat curge prin materialul semiconductor în sine - indiferent de numărul de electroni care îl lovesc (electronii înmulțiți sunt retrași din curentul încrucișat)
  • rezolutie spatiala
  • Sensibilitate (eficiență de detecție: coeficient de electroni detectați care trebuie lovit)
  • De distribuție înălțime puls (sau înălțimea puls de distribuție , prescurtat PHD) indică cât de mult numărul de electroni care iese fluctuează atunci când electronii individuali a lovit partea de intrare. Această fluctuație ar trebui să fie cât mai mică posibil, la fel ca și fluctuația timpului de tranzit al dușurilor individuale de electroni în timpul amplificării. Ambele sunt puternic dependente de tensiunea de accelerație, care este de obicei între 400 volți și 1000 volți.

În cele din urmă, omogenitatea tuturor acestor parametri pe întreaga zonă activă a MCP este o caracteristică de calitate decisivă.

de fabricație

Cel mai critic factor al unui MCP este uniformitatea canalelor microscopice. Producția necesită stăpânirea tehnicilor similare cu cele utilizate pentru fibra optică : acolo, fiecare dintre ghidajele de lumină topită constă din sticlă de miez și sticlă de acoperire, care sunt fuzionate împreună într-un prim pas, cum ar fi macaroane / bucatini individuali spaghete. Ca rezultat, un număr din ce în ce mai mare dintre aceste fire individuale grupate sunt fuzionate împreună și trasate sau presate într-o stare semi-lichidă, prin care structuri fine microscopice cu o regularitate extrem de mare pot fi obținute după mai multe treceri.

Șuvița eterogenă trasată în acest mod este apoi tăiată în felii fine, din care, în cazul MCP, sticla de bază este gravată chimic - aici sticla de acoperire rămasă formează semiconductorul activ al componentei.

literatură

  • Monika Wolf: Plăci multi-canal * . În: Fizica în timpul nostru . bandă 12 , nr. 3 , 1981, pp. 90-95 , doi : 10.1002 / piuz.19810120305 .
  • Joseph Ladislas Wiza: Detectoare de plăci microcanale . În: Instrumente și metode nucleare . bandă 162 , nr. 1 , 1 iunie 1979, pp. 587-601 , doi : 10.1016 / 0029-554X (79) 90734-1 .