剖析像增強器的功能作用—轉變特殊粒子，增強微弱信號
我們經常用CCD來探測或采集被測物體的數據，利用CCD可以采集到物體的圖像，發光特性等。很多情況下物體給出的信息有可能非常的微弱，或者反應過程是一瞬間的，有些特殊研究中物體給出的信號是X-Ray、粒子等，這時候CCD就很難探測到信號。針對微弱信號，我們需要一個能將信號增強的器件，對于一瞬間的反應，需要一個準確開門的測量器件，對于特殊粒子，需要一個對他們感應或者轉換到可以探測的信號的器件，在這些情況下像增強器就可以解決這些問題。
在這里我們主要介紹像增強器在微弱信號成像中的應用。在很多的研究中，比如微光夜視、單分子成像、蛋白質發光、熒光、粒子成像中信號都非常的微弱，如果使用普通的CCD很難得到很清楚的圖像，這里我們加入一個像增強器，可以將信號放大10^3-10^7倍，就可以得到很清楚的結果，在很多微弱到極限的信號測量中，可以利用單光子計數的方法進行成像。
像增強器主要特性如下：
1．增強信號的功能，10^3-10^7
2．選通功能，*小為2ns
3．探測光子、X-Ray、電子、離子、中性粒子等
像增強器如何實現這些功能？
我們先介紹像增強器的構造，器件中各個部分的功能，像增強器的結構決定了其可以對微弱信號進行檢測。
像增強器的陰極，陰極是將光子轉換成電子的器件，陰極材料一般為金屬或者半導體，這里主要使用的是多堿光電陰極，對可紫外（日盲型）見光非常敏感，描述陰極的主要參數包含靈敏度、峰值波長、暗電流及光電子初能量分布等。
像增強器的的增強功能是通過微通道板(MCP)實現的，微通道板是陣列式微細玻璃管，玻璃管的直徑可以小到幾個微米，內壁鍍有二次電子發射材料。當微通道板被加上高壓后，電子碰撞內壁會進行倍增，形成雪崩式反應，實現信號的放大。像增強器根據增益的要求不同，分為單MCP，雙MCP和三MCP，增益也從10^3 ～10^7不等，在單光子成像的成像系統中，*好采用雙MCP，由于具有高的增益，會很好的剔除模擬噪聲。
通常情況下對MCP進行描述有如下四個性能: 長徑比，同等情況下，長徑比大的MCP增益能力強；開口面積比，這個參數決定了MCP的探測效率；增益，MCP通過加上高壓實現雪崩放大，電壓越高增益越強，但是高壓是有限制的，通常情況下這個高壓不能超過1000V；均勻性，MCP的均勻性一定程度上決定了像增強器的均勻性。
熒光屏，像增強器的熒光屏是將電子再次轉換成光信號的器件，熒光屏上加有5000-6000V的高壓，可以將一個電子轉換成轉換成多個光子。熒光屏要求屏層強度和導通性良好，以免被靜電擊穿鋁膜層，表面質量優良以免產生針尖放電，發光效率良好，MTF曲線優良。描述熒光屏的主要參數：空間分辨率，高的空間分辨率才會讓圖像效果更好；電子轉換效率，熒光屏根據材質的不同光子的轉換效率可以為55-320個光子不等；發光光譜，熒光品的發光光譜主要集中于400nm-550nm之間；湮滅壽命，熒光屏的熒光湮滅壽命根據要求不同，具有ns—ms量級的湮滅壽命。
像增強器的選通功能可以通過兩種方式進行，一種是給陰極上加上調制高壓，這樣可以實現*短2ns的選通，但是有些情況下，像增強器前端是不加高壓的，那么第二種選通模式是在MCP上加上調制高壓，這個選通時間會寬，可以選通的時間是20ns。在快速反應過程中，為了實現跟信號同步，需要加入這樣的選通（開門）功能，才能讓微弱信號避開其他信號的干擾。
上面提到像增強器的陰極一般對紫外及可見光比較靈敏，那么要實現粒子的探測就得改變陰極，通常情況下MCP是可以直接探測粒子的比如電子或者離子，但是對于高能光子（比如X-Ray）需要在陰極前端鍍上閃爍體材料，將高能光子轉換成可見范圍內的光子，然后進行探測，這個時候一般都要求測量真空環境，所以像增強器都會匹配響應的真空接口和封裝。
利用像增強器進行微弱信號的探測同樣需要匹配相應的電源系統：
1.陰極的高壓選通模塊，-200V，這個高壓電源可以是調制電壓。
2.MCP的高壓電源，600V-1000V可調，電源同樣可以是調制電壓。
3.熒光屏高壓電源，5000-6000V可調。
MCP和熒光屏的高壓電源一般是集成到一起的，環繞在像增強器四周，也可以是平板的，因為MCP和熒光屏之間的電勢差通常是有范圍的，否則會擊穿熒光屏或MCP。陰極電源可以集成的也可以是單獨的，單獨的電源可以具有選通功能，集成的電源可以讓陰極處于常開會關閉狀態，這些高壓電源再連接0-5V的直流電源進行調節。
像增強器是為了進行微弱信號探測設計的，其增強功能可以將微弱信號進行放大，而且具有極高的空間分辨率，選通功能可以抓住混合在連續的背景光中的瞬態信號，*短可以到達2ns，不同陰極材料以及探測方式可以實現對不同對象的測量。
背景介紹
Photek 公司成立于1991年，由英國Bristol University從事空間光電探測器研發的科學家創建。公司位于英國East Sussex郡，該地曾是英國的顯像管生產中心。基于完善的電真空器件生產測試設備、人才和經驗，Photek提供基于真空光電技術的光電探測器，包括像增強器、超快光電倍增管、真空粒子探測器、條紋管，配套的高壓、快電子學設備，以及單光子計數相機、微光探測相機等。Photek具備光電陰極蒸鍍、熒光粉蒸鍍、陶瓷/玻璃/金屬超高真空密封等設計和制造工藝，具備高壓電源、納秒高壓高速脈沖發生器、數字控制電路與軟件開發、光學設計以及成像評價測試的完整研發、生產、質檢體系。Photek 專長于大面積、高速光電探測器以及先進光子計數探測器，并在特種探測器（如宇航級探測器、軍標探測器）領域有豐富的實際經驗。
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