将In0.53Ga0.47As吸收层设计为多个薄层, 通过不同浓度掺杂实现吸收层杂质指数分布, 建立了InP/In0.53Ga0.47As/InP红外光电阴极模型, 在皮秒级响应时间的前提下模拟了吸收层厚度、掺杂浓度和阴极外置偏压对阴极内量子效率的影响, 给出了光电子在吸收层和发射层的一维连续性方程和边界条件, 计算了光电子克服激活层势垒发射到真空中的几率, 进而获得阴极外量子效率随上述三个因素的变化规律, 结果表明, 吸收层掺杂浓度在1015~1018 cm-3范围内变化时, 内量子效率变化很小; 随着吸收层厚度在0.09~0.81 μm内增大, 内量子效率随之增大; 随着外置偏压升高, 内量子效率先增大后趋于平稳。文中给出一组既能获得高量子效率又能有快时间响应的阴极设计参数, 理论上1.55 μm入射光可以获得8.4%的外量子效率, 此时响应时间为49 ps。

针对高能物理、核物理等国家大科学装置对核心探测器件的需求, 研究不同于金属打拿极型倍增系统的大尺寸微通道板型光电倍增管。该光电倍增管最主要的特点是具有20 in(1 in=2.54 cm)的低本底玻壳和微通道板型倍增极结构, 使用Sb-K-Cs阴极作为光电转换阴极, 该阴极对350~450 nm波段光子的量子效率高, 倍增极采用两片微通道板, 在电压比较低的情况下可实现107的倍增能力, 从而提高了光电倍增管的探测效率和单光子探测能力。与传统的金属打拿极型光电倍增管相比, 20 in微通道板型光电倍增管是一种全新的产品结构, 具有单光子峰谷比高、本底低、响应时间快、后脉冲比例小等特点。

研制了一种短余辉、高分辨率、快时间响应的高速选通超二代像增强器,通过光纤锥与CCD进行耦合成高性能距离选通ICCD,理论分析各部件的性能及其对系统空间分辨率的影响;采用FPGA设计电路控制系统,该系统产生出纳秒级的选通门宽以实现对ICCD的数字控制,同时可以对选通脉冲宽度和延时时间进行调整以实现不同亮度以及距离目标的清晰成像,降低背景噪音以及增大成像的动态范围.此外,该系统具有增益监控和调节功能,信噪比达到20∶1 dB,在超二代像增强器阴极和微通道板输入面之间加幅度为－200 V、宽度为3 ns直流连续可调的选通脉冲以实现对增强器的选通,为了提高光电阴极补充电子的速度,在输入窗内表面光刻有线宽为5 μm、间距为50 μm正方形格栅以保证选通门宽为3 ns时光电阴极有足够快的响应速度,选通频率最高可达到300 kHz,实验测试在微通道板电压为700 V、荧光屏电压为5 000 V时增强器增益可达10 718 cd/m2 lx,ICCD系统空间分辨率达到29.7 lp/mm.

Compared with the traditional image intensifier with phosphor screen readout, the photon-counting imaging detector with charge induction readout is more beneficial in several aspects (e.g., good imaging properties and time resolution) to astronomy, reconnaissance, bioluminescence, and materials research. However, the annealing temperature during the tube-making process can affect the properties of the Ge film, and consequently impair the performance of the detector. Therefore, the influence of annealing temperature on Ge film and on the detector is studied in order to determine the crucial parameters. The Ge films are prepared on ceramic and quartz glass by the use of an electron gun. They are analyzed by scanning electron microscope (SEM), high-resistance meter, and X-ray diffraction (XRD). The results show that the optimum substrate and annealing temperature are ceramic plate and 250 ℃, respectively.

在MgF2基片上,采用电子束蒸发镀膜法制备了掺锡氧化铟(ITO)导电基底,研究了充氧及退火对ITO薄膜电阻及紫外透射比的影响。并与传统的金属导电基底Au和Cr进行了性能比较。用光学显微镜、四探针测试仪、高阻计、X射线衍射仪(XRD)和分光光度计分别测试了薄膜的表面形貌、方块电阻、形态结构和190-800 nm波段范围内薄膜的透射比曲线,得到方块电阻为107 Ω左右时薄膜在200-400 nm波段内透射比的变化范围。实验结果表明,厚度相同时,充氧会增大ITO薄膜电阻;退火则会降低薄膜电阻并提高紫外透射比,薄膜结构由非晶态变为多晶态。方块电阻同为107 Ω时,在200-400 nm波段充氧退火后ITO薄膜的平均透射比比Au,Cr的高10%。

通过理论计算研究装架精度对条纹管性能的影响.计算条纹管偏差装架时的电子轨迹；计算条纹管偏差装架时的空间调制函数以及阴极面处圆图案在最佳相面处的图像，从而研究条纹管装架过程中各电极的偏差安装对条纹管空间分辨率、图像畸变程度的影响.结果表明.各电极的同轴度以及电极筒本身的加工精度是影响条纹管性能指标尤其是空间分辨率的主要因素.

利用电子束真空蒸镀方法制作了Ge薄膜,用作感应读出方式光子计数成像系统的电荷感应层,研究了石英玻璃衬底和陶瓷衬底上Ge薄膜的结构特征、表面形态以及各种工艺参数对薄膜电阻的影响。X射线衍射(XRD)测试表明,两种衬底上沉积的Ge薄膜均为立方相非晶态。场发射扫描电子显微镜(FESEM)图像表明石英玻璃衬底上的薄膜致密平整,陶瓷衬底上的薄膜比较粗糙,厚度较薄时,陶瓷晶界处薄膜不连续导致电阻较大。通过改变沉积速率、薄膜厚度及采用退火的方法可以控制薄膜电阻。对比了采用不同阻值电荷感应层时系统的性能,发现阻值对探测器的分辨率影响小,对计数率影响较大。

介绍了一种响应波长在120nm～200nm的紫外像增强器。它是采用CsI直接蒸镀在MCP上形成反射式光电阴极，用MgF₂作为输入窗口，光纤面板作为输出窗的真空光电器件。管型采用近贴聚焦结构，从而使得弥散和像差得以减小，具有高的量子效率和空间分辨率。在静态测试中，空间分辨率可以达到18lp／mm。该紫外像增强器可用于空间科学和天文观测领域。

鉴于传统的检测方法无法看到封装后芯片内部的线路虚焊和桥接等问题，而且随着封装的小型化和组装的高密度化以及各种新型封装技术的不断涌现，对于检测装置的分辨率要求越来越高，而高分辨率的X射线检测装置是解决这一问题的关键。提出一种新型高分辨率X射线像增强器，它是线路板检测和芯片封装检测装置中的核心器件之一，其极限分辨率制约着X射线检测装置的发展。通过对其制作工艺的改进和采用新型窗口材料进行真空封接，使其分辨率达到了20 lp／mm。