分别介绍了不同类型的条纹管超高速探测器件、组件的工作原理、结构组成和基本性能参数。详细论述了两种典型结构条纹管器件的结构特点,工作原理, 空间分辨率和时间分辨率测试。此外, 还介绍了两种条纹管组件的结构, 工作原理和实际测试结果。条纹管器件和组件采用独特的结构设计、实现超高速时空转换, 获得了皮秒级乃至飞秒级的时间分辨率, 是目前时间分辨率最高的光电探测器件。基于高时间分辨率性能的拓展, 条纹管器件和组件在惯性约束、激光雷达和科学研究等超高速探测领域具有广泛的应用前景。

基于量子效率仿真研究, 设计并通过分子束外延生长了透射式GaAs光电阴极材料, 制作了透射式GaAs光电阴极组件, 并对其反射率和透射率进行了测试分析。在超高真空装置中制备了透射式GaAs光电阴极, 并实现了整管封接, 得到了GaAs光电阴极量子效率曲线。结果表明, 通过提高窗口层Al组分并降低发射层厚度可有效增强透射式GaAs光电阴极的短波响应, 与标准三代GaAs光电阴极相比, 其蓝绿光波段的探测能力得到了有效提升。

介绍了EBCMOS探测器的工作原理、器件结构与发展历史。详细阐述了EBS增益机理, 实现了600倍的EBS增益, 并将EBCMOS与几种常见探测器特性进行了深入的对比研究。EBCMOS探测器将真空器件与半导体器件有机结合, 融合了真空光电探测器增益高、响应速度快、光谱灵活和半导体器件空间分辨率高、数字化输出、功耗低和成本低等优点。目前已在生物检测、微光夜视、激光雷达等诸多领域取得了广泛的应用。

概述了日盲型紫外像增强管的应用和技术发展状况。最新研究表明: 高灵敏度紫外像增强管在探测灵敏度和整管分辨率方面取得了重大的突破。探测灵敏度超过45 mA/W@253.7 nm, 在250~280 nm有效探测波段内, 整体积分灵敏度接近德国ProxiVision公司生产的紫外像增强管, 双微通道板紫外像增强管的空间分辨率达到了25~30 lp/mm。利用高灵敏度的紫外像增强管, 对紫外像增强电荷耦合器组件(ICCD组件)进行了研制, 满足了实际应用的要求。根据目前的研究现状, 对未来紫外像增强管性能的进一步提升和应用发展提出了展望。

混合式探测器(Hybrid Photodetector, HPD)作为一种新型的光电探测器件, 是真空与半导体类结合型探测器件。HPD包括沉积在输入光窗表面的光电探测阴极、固态半导体阳极芯片和保持系统真空度的固态阳极。工作时, 光信号通过沉积在输入光窗表面的光电阴极转化为光电子, 经过高能电场加速后获得高能量轰击阳极半导体芯片表面, 产生大量的电子空穴对, 电子空穴对在半导体内部进行迁移, 并通过自身的雪崩效应实现倍增, 最终以电流信号输出。该探测器摒弃了传统的光电倍增管的微通道板(Micro Channel Plate, MCP)等倍增器件, 克服了倍增单元信号易饱和的缺陷, 增大了探测器的动态范围。HPD探测器综合了光电倍增管的高灵敏度和半导体芯片优异的空间和能量分辨率, 具有探测面积大、探测灵敏度高、倍增效应强、动态范围宽等优点。在高能物理、医学成像和天体物理中有着重要的应用。此外, 该探测器具有多种结构, 分为近贴聚焦结构、交叉聚焦结构和漏斗聚焦结构, 能够满足不同使用范围的探测需求；随着半导体阳极技术的发展, HPD阳极从单一芯片逐渐过渡到阵列式阳极结构, 满足了大面积探测的需求。同时数字式读出和倍增信号技术的封装技术的发展, 提高了HPD探测器的信号倍增和读出速度, 改善了器件的集成化程度, 有利于探测信号读出速率和信噪比的提升。近年来, 其单光子计数和高动态响应等能力逐步被重视, 将会在未来的光电探测领域发挥更为重要的作用。