申请/专利权人：中国科学院西安光学精密机械研究所

申请日：2018-07-11

公开（公告）日：2024-04-05

公开（公告）号：CN109065434B

主分类号：H01J43/06

分类号：H01J43/06

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.05#授权;2019.01.15#实质审查的生效;2018.12.21#公开

摘要：为解决激光雷达实际探测精度低的技术问题，本发明提供了一种聚焦扫描型光电倍增管，通过在光电倍增管的真空容器内设置聚焦系统、扫描系统以及位于聚焦系统的焦点处的电子倍增器集群，使不同电子倍增区域按时序接收信号电子进行倍增与输出，从而使得同一电子倍增区域有足够的电子倍增、电子输出以及性能恢复时间；由于电子倍增器集群的组成单元个数为数十个或者上百个，因此在电子倍增器集群被有效利用时，光电倍增管的采样频率可以在原有基础上提升数十倍或者上百倍，最高可以提升至数十GHz的数量级。

主权项：1.一种聚焦扫描型光电倍增管，包括真空容器、光学输入窗、光电阴极、电子加速电极、阳极以及用于向光电阴极和阳极供电的供电电极；其特征在于：还包括依次设置在所述真空容器中部的聚焦系统、扫描系统、电子倍增器集群，以及用于向所述聚焦系统、扫描系统、电子倍增器集群供电的倍增管加速及聚焦供电电极、扫描系统供电电极、电子倍增器集群供电电极，和用于支撑固定聚焦系统、扫描系统、电子倍增器集群的支撑柱；所述聚焦系统靠近所述电子加速电极设置，用于将电子进行汇聚，使得电子束束径小于构成所述电子倍增器集群的电子倍增器件输入面尺寸的15；聚焦系统的渡越时间弥散小于100ps；所述扫描系统用于改变聚焦后电子束的运动方向，使得聚焦系统出射的电子束运动至指定电子倍增区域；所述电子倍增器集群设置在聚焦系统的焦面处，用于接收聚焦系统出射的电子束并产生倍增电子；同一电子倍增区域所接收电子束的时间间隔应为器件恢复时间的50～100倍；所述电子倍增器集群由传统打拿级电子倍增组件组成，或者采用微通道板电子倍增组件组成，或者由半导体电子倍增器件组成；所述电子倍增器集群产生的倍增电子束被所述阳极收集；所述真空容器上预留有电极引线和金属线；所述倍增管加速及聚焦供电电极、扫描系统供电电极、电子倍增器集群供电电极均通过所述电极引线与器件外部的供电电源相连；所述阳极用于收集电子倍增器集群所产生的倍增电子束，阳极的信号输出引线与多路信号读出系统相连；所述阳极包括绝缘基板、设置在绝缘基板上的多个阳极电极单元；多个阳极电极单元均匀排布呈由两个半圆段和两个直线段构成的胶囊形；所述电子加速电极为网状结构、柱面结构或者球面结构；所述聚焦系统为电聚焦系统、磁聚焦系统或电磁混合聚焦系统；所述扫描系统为电扫描系统、磁扫描系统或电磁混合扫描系统；所述聚焦系统、扫描系统、电子倍增器集群、阳极的中心共轴。

全文数据：一种聚焦扫描型光电倍增管技术领域本发明涉及一种光电探测器件，特别是涉及一种具有GHz采样频率且具备单光子探测能力的聚焦扫描型光电倍增管。背景技术光电倍增管简称PMT，是一种电真空光电探测器件，其主要功能是将微弱光学信号转换为电信号，并对电信号进行放大输出，从而实现对目标探测的功能。光电倍增管具有探测光谱范围宽、动态范围大、电子增益高、暗噪声低以及响应速度快等特点，被广泛应用于医疗、检测、科研等各个领域。光电倍增管的一个重要应用领域就是激光雷达，目前机载激光测距雷达、舰载水下探测激光雷达以及高空大气探测激光雷达等都将光电倍增管作为核心探测器件。由于激光雷达具备分辨率高、隐蔽性好、抗有源干扰能力强、定位准确等优点，使得激光雷达可以精准探测目标的位置、运动形态以及姿态等参数，所以在环境科学领域以及生物学领域等有着广泛的应用。近年来，随着现代科技的发展，对激光雷达性能提出了更高的要求，比如具有较好的抗干扰能力、宽探测光谱频段以及较高信噪比等，尤其是提高探测精度和空间分辨率。要实现激光雷达性能提升，除了改善以及优化激光雷达的光学系统外，核心器件采用性能更高的光电探测器比如光电倍增管也是提升激光雷达性能的另一个较为有效的途径。光电倍增管由于其需要实现电子倍增并输出功能，因此从光信号入射至器件输入面处至电子学信号有效输出需要经历一段响应时间，此响应时间的长短决定了光电倍增管的时间特性，从而影响激光雷达的探测精度。目前打拿极光电倍增管的响应时间达到十几个纳秒，微通道板光电倍增管的响应时间最高可以达到300Ps左右，而半导体光电倍增管其最高的响应时间也为纳秒数量级，在此光电倍增管性能参数情况下，激光雷达的理论探测精度最高只能达到9cm。考虑到电子倍增器件自身性能恢复时间以及信号时间特性等因素的限制，激光雷达的实际探测精度较低，基本为米数量级。发明内容为解决激光雷达实际探测精度低的技术问题，本发明提供了一种聚焦扫描型光电倍增管。本发明的技术解决方案是：一种聚焦扫描型光电倍增管，包括真空容器、光学输入窗、光电阴极、电子加速电极、阳极以及用于向光电阴极和阳极供电的供电电极；其特殊之处在于：还包括依次设置在所述真空容器中部的聚焦系统、扫描系统、电子倍增器集群，以及用于向所述聚焦系统、扫描系统、电子倍增器集群供电的倍增管加速及聚焦供电电极、扫描系统供电电极、电子倍增器集群供电电极，和用于支撑固定聚焦系统、扫描系统、电子倍增器集群的支撑柱；所述聚焦系统靠近所述电子加速电极设置，用于将电子进行汇聚，使得电子束束径小于构成所述电子倍增器集群的电子倍增器件输入面尺寸的15；聚焦系统的渡越时间弥散小于100ps；所述扫描系统用于改变聚焦后电子束的运动方向，使得聚焦系统出射的电子束运动至指定电子倍增区域；所述电子倍增器集群设置在聚焦系统的焦面处，用于接收聚焦系统出射的电子束并产生倍增电子；同一电子倍增区域所接收电子束的时间间隔应为器件恢复时间的50～100倍；所述电子倍增器集群产生的倍增电子束被所述阳极收集；所述真空容器上预留有电极引线和金属线；所述倍增管加速及聚焦供电电极、扫描系统供电电极、电子倍增器集群供电电极均通过所述电极引线与器件外部的供电电源相连；所述阳极用于收集电子倍增器集群所产生的倍增电子束，阳极的信号输出引线与多路信号读出系统相连；所述聚焦系统、扫描系统、电子倍增器集群、阳极的中心共轴。进一步地，所述电子倍增器集群由传统打拿级电子倍增组件组成，或者采用微通道板电子倍增组件组成，或者由半导体电子倍增器件组成。进一步地，所述光学输入窗为平面结构或曲面结构。进一步地，所述光学输入窗与真空容器之间高频封接、高温热封接或者铟封封接。进一步地，所述电子加速电极为网状结构、柱面结构或者球面结构。进一步地，所述聚焦系统为电聚焦系统、磁聚焦系统或电磁混合聚焦系统。进一步地，所述扫描系统为电扫描系统、磁扫描系统或电磁混合扫描系统。进一步地，所述光学输入窗采用玻璃或者晶体制成。进一步地，所述光学输入窗采用石英玻璃材料、氟化镁材料或者硼硅酸盐玻璃材料制成。进一步地，所述阳极包括绝缘基板、设置在绝缘基板上的多个阳极电极单元；多个阳极电极单元均匀排布呈由两个半圆段和两个直线段构成的胶囊形；其中，位于直线段上的阳极电极单元截面形状为矩形，其长度为10mm，宽度为2mm；位于半圆段上的阳极电极单元的截面形状为梯形，其长度为10mm；相邻两个阳极电极单元的间隔距离为0.1～0.5mm；截面为梯形的阳极电极单元，其平行于上下底的中线长度等于截面为矩形的阳极电极单元的宽度；相邻两个截面为梯形的阳极电极单元之间的间距相同；所有截面为梯形的阳极电极单元，平行于梯形上下底中线的中点位于同一圆弧。与现有技术相比，本发明的有益效果为：通过在光电倍增管的真空容器内设置聚焦系统、扫描系统以及位于聚焦系统的焦点处的电子倍增器集群，使不同电子倍增区域按时序接收信号电子进行倍增与输出，从而使得同一电子倍增区域有足够的电子倍增、电子输出以及性能恢复时间；由于电子倍增器集群的组成单元个数为数十个或者上百个，因此在电子倍增器集群被有效利用时，光电倍增管的采样频率可以在原有基础上提升数十倍或者上百倍，最高可以提升至数十GHz的数量级。附图说明图1为本发明聚焦扫描型光电倍增管的原理示意图。图2为本发明聚焦扫描型光电倍增管的一种实施例的结构示意图。图3为图2所示实施例采用静电聚焦系统时，阴极发射电子的运动轨迹图。图4为图2所示实施例扫描系统中四块平板电极的分布图。图5为图2所示实施例采用静电聚焦系统以及静电偏转后，在电子倍增极输入面处的电子束斑统计图。图6为图2所示实施例采用静电聚焦系统以及静电偏转后，在电子倍增极输入面处的电子束渡越时间统计图。图7为图2所示实施例采用静电聚焦系统以及静电偏转后，在电子倍增极输入面处的电子束能量统计图。图8为图2所示实施例扫描系统两对平板所施加扫描电路波形示意图。图9为图2所示实施例扫描系统施加图8所示扫描电压时，阳极处电子轨迹图。图10为图2所示实施例经阳极输出信号进行反演所得波形与输入信号波形对比图。附图标记说明：1‐真空容器，2‐光学输入窗，3‐电子加速电极，41‐第一聚焦电极，42‐第二聚焦电极，43‐第三聚焦电极，5‐扫描系统，51、52、53、54‐平板电极，6‐电子倍增器集群，7‐阳极，71‐绝缘基板，72‐阳极电极单元，73‐电子束运动轨迹，81‐第一电极引线，82‐第二电极引线，9‐倍增管加速及聚焦供电电极的电极引线，10‐电子倍增器集群供电电极的电极引线。具体实施方式以下结合附图1‐10，对本发明作详细说明。本发明所提供的聚焦扫描型光电倍增管包括真空容器、设置在真空容器上的光学输入窗、设置在光学输入窗内侧用于接收光子并将其转换为电子的光电阴极、依次设置在真空容器中部的电子加速电极、聚焦系统、扫描系统、电子倍增器集群和阳极，以及用于向光电阴极、聚焦系统、扫描系统、电子倍增器集群和阳极供电的供电电极图2中未示出和用于支撑它们的支撑柱支撑柱为常规结构，在具体制作器件时要根据器件结构进行具体设计，因而图2中未示出。真空容器壁采用陶瓷玻璃材料与金属材料交替叠加，陶瓷玻璃材料与金属材料通过专用封接材料进行封接制作而成，能够保证器件的漏气率保持于一个很低的水平，且器件也具有较好的抗震性能。光学输入窗设置在真空容器的其中一个端面上，光学输入窗采用玻璃制成，具体材料根据光电阴极波长响应范围确定，例如可以是石英玻璃材料、氟化镁材料或者硼硅酸盐玻璃等透明光学材料；光学输入窗形状可以为平面结构，也可以为曲面结构；采用平面结构，加工制作成本以及难度较小，但是容易产生较大的相差以及时间弥散；采用曲面结构，对加工制作精度要求比较高，加工制作难度也较大，但是可以在一定程度上减小相差以及时间弥散；光学输入窗与真空容器之间采用高频封接、高温热封接或者铟封封接。电子加速电极靠近光电阴极设置，用于对光电阴极产生的电子进行加速并整形，使电子束以一定的包络形态快速进入聚焦系统；电子加速电极与光电阴极相对位置处形状可以为网状结构、柱面结构或者球面结构。这几种结构都是针对于不同使用条件以及不同要求来选择的：网状结构一般与平面光电阴极配对使用，这样在光电阴极与加速极之间可以形成分布均匀加速场，有利用将光电阴极产生电子快速加速，但是此结构会产生较大的相差光电阴极不同位置的目标经过聚焦系统会有不同的焦距，而且此结构比较适用于强光环境下使用网状结构的透过率为50％左右；柱面结构和球面结构一般与曲面光电阴极相配合，克服平面结构的不足。聚焦系统靠近电子加速电极设置，用于将宽束电子进行汇聚，使得电子束束径小于构成电子倍增器集群的电子倍增器件的输入面尺寸的15，以降低器件的测量误差；同时在聚焦过程中尽量控制电子束渡越时间弥散较小小于100ps，其数值为器件最终时间分辨率的13～15。本发明聚焦系统可以为电聚焦系统、磁聚焦系统、电磁混合聚焦系统或者其他类型的聚焦系统。探测器最好的效果是阴极同一时间发射的电子能同一时间运动至电子倍增器集群进行倍增以及输出，但是实际上由于电子的初始速度不同、初始运动方向不同以及运动路径不同，使得电子经过聚焦系统运动至电子倍增器集群处就有了时间差即前述的渡越时间弥散，这个时间差越小，探测的可靠性就越高，对应于器件的时间分辨率可探测相邻两个信号的时间间隔也就越高。所以本发明聚焦系统在设计时比较注重渡越时间弥散的数值，尽可能的将其控制在小于50ps为好。扫描系统用于控制使得聚焦系统出射的电子束斑运动至指定电子倍增区域，具体是通过改变聚焦后电子束的运动方向，使得不同时刻电子束运动至电子倍增器集群的不同电子倍增器件或者区域，将不同时刻的电子束在不同电子倍增区域进行倍增；经过扫描系统后电子束的运动轨迹可以为直线型运动轨迹，也可为折线形运动轨迹，还可以为弧形运动轨迹或者曲线轨迹，也可以为前述四种运动轨迹的组合型运动轨迹；对于弧形运动轨迹以及包含有弧形的组合型运动轨迹，其弧形运动轨迹部分的运动周期可以是单一周期，也可以是有限次周期，也可以是无限次周期；由于电子倍增器要向器件真空环境中释放大量电子，而释放的电子就需要一定的时间通过电极进行补充器件的恢复时间，器件进行下一次探测时必须保证其电荷已经补充完成。同时电子在电子倍增器中由其入射面运动至输出面也需要一定的时间，如果两次探测时间发生的时间小于电子在电子倍增器内的运动时间，则两次探测信号可能出现叠加，从而产生探测误差。因此，本发明同一电子倍增区域所接收电子束的时间间隔应远大于该电子倍增器所固有的电子渡越时间以及器件恢复时间，避免探测信号的混叠，从而使得同一电子倍增区域具有较高的分辨率；扫描系统可以为电扫描系统、磁扫描系统、电磁混合扫描系统或其他类型的扫描系统。电扫描系统结构简单，且可以实现高频扫描功能可以达到300MHz的扫描频率或者更高，但是在扫描过程中会对系统的聚焦特性产生消极的作用；磁扫描系统由于需要制作磁线圈，因此体积比较大，制作难度也比较大，但是在偏转过程中对原有系统的聚焦特性会产生微弱的影响。电子倍增器集群设置在聚焦系统的焦面处，用于接收聚焦系统出射的电子束并产生倍增电子；本发明电子倍增器集群可以由传统打拿级电子倍增组件组成，也可以采用微通道板电子倍增组件或者是对电子有倍增作用的半导体器件，在电子出射、加速、聚焦区域以及扫描区域结构以及电气参数相同的条件下，微通道板电子倍增组件所构成的电子倍增器集群在保证性能参数的前提下，结构最为简单；微通道板电子倍增组件可以由一片微通道板、两片微通道板或者三片微通道板所组成，其中两片以及三片微通道板的供电方式可以是组合供电方式，也可以是单片微通道板独立供电的方式；电子倍增器集群由传统打拿极电子倍增器构成时，电子倍增器集群的阳极由构成电子倍增器集群的所有打拿极电子倍增器阳极所组成，为多阳极输出结构；阳极输出信号可以为电流信号、电压信号或电荷量信号等；电子倍增器集群由微通道板电子倍增组件组成时，电子倍增器集群信号输出电极阳极可以为位敏阳极、多阳极结构或者微带线阳极；阳极输出信号可以为电流信号、电压信号、电荷量信号或者图像灰度值等；电子倍增器集群由半导体电子倍增器件组成时，针对于不同半导体电子倍增器件的信号输出要求，制备相应的阳极结构；阳极输出信号可以为电流信号、电压信号、电荷量信号或者图像灰度值等。阳极用于收集电子倍增器集群所产生的倍增电子束；阳极的信号输出引线通过真空容器壁上预留的金属线引出至真空容器外与器件外部的多路信号读出系统连接。多路信号读出系统不属于光电倍增管管体部分，但是光电倍增管的功能实现需要与多路信号读出系统配合使用。多路信号读出系统在本领域是公知电路，该电路应具备：1、高精度电荷量探测精度为25fc或者电压幅值探测精度为10μV，2、数字化输出，3、工作频率要达到1GHz。供电电极通过真空容器壁上预留的电极引线与器件外部的供电电源相连。聚焦系统、扫描系统、电子倍增器集群、阳极的中心共轴，并与供电极以及支撑它们的支撑柱连接成一体。聚焦系统、扫描系统、电子倍增器集群、阳极的中心共轴，可以避免电子运动至电子倍增器集群有效区域外而产生探测信息的损失。实施例：下面以微通道板光电倍增管为例对本发明作进一步描述。应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不限制本发明。本实施例中：位于真空容器1上的光学输入窗2采用平面光学输入窗；聚焦系统由依次设置的不同形状的第一聚焦电极41、第二聚焦电极42和第三聚焦电极43组成；第一聚焦电极41、第二聚焦电极42和第三聚焦电极43为中空结构，不影响电子束运动，具体的形状根据电场分布需求设计，设计方法为现有已知方法。扫描系统5由四只平板电极51～54两两相对设置形成横截面为矩形的中空结构，电子只能从四个平板中间区域穿过，相对的两只平板电极实现平板电极法向方向的电子束偏转；扫描系统的平板电极51～54的供电采用两对平板电极独立供电的方式，扫描电压分别由第一电极引线81以及第二电极引线82引入电极引线在图2中未示出，且两个电极引线应满足高频传输特性要求。如图4所示，向水平放置平板以及竖直放置平板分别施加满足设定要求的高频高压信号，使得不同时刻通过扫描系统的电子受到两个方向不同程度的电场作用力，从而在电子倍增器集群处有不同的落点。这里的设定要求根据多阳极排布情况具体制定，比如胶囊形排布的阳极，需要向扫描系统施加的电压为三角+梯形波形式，而针对于圆形排布的阳极情况是，需要向扫描系统施加的电压则为正弦波。电子倍增器集群6由两片MCPMicrochannelPlate组成。阳极7包括绝缘基板71、设置在绝缘基板71上的多个阳极电极单元72，多个阳极电极单元72均匀排布呈胶囊形由两个半圆段和两个直线段构成，如图9所示，其中，位于直线段上的阳极电极单元72截面形状为矩形，其长度约为10mm，宽度约为2mm；位于半圆段上的阳极电极单元72的截面形状为梯形，其长度约为10mm。相邻两个阳极电极单元72的间隔距离为0.1～0.5mm。半圆段上的阳极电极单元72的截面采用梯形是为了保证每个电极之间的间距相同，从而保证每个单独电极之间的采样时间相同，以此保证了此阳极结构的探测精度。梯形的设计需要满足如下要求：梯形平行于上下底的中线长度等于其他矩形电极的宽度；相邻两个梯形的间距相同；所有梯形平行于上下底中线的中点都位于同一圆弧。扫描系统供电电极用于给扫描系统5供电；倍增管加速及聚焦供电电极通过电极引线9给电子加速电极3和聚焦系统供电；电子倍增器集群供电电极通过电极引线10给电子倍增器集群6供电。倍增管加速及聚焦供电电极、电子倍增器集群供电电极在图2中未示出。为了验证本实施例的功能，采用专用电子光学设计软件例如CSTSTUDIOSUITE对本实施例进行模拟仿真，在建立模型时由于只考虑此光电倍增管的加速、聚焦与扫描功能，因此参考图2所示光电倍增管结构示意图建立了由平面光学输入窗由于其内表面镀制光电阴极，在此模型中整体作为光电阴极，图2中单独未示出光电阴极、聚焦系统、扫描系统以及MCP所组成的电子倍增器集群。在进行仿真过程中，光电阴极施加电压为‐7500V，电子加速电极3电压为‐6700V，第一聚焦电极41电压为‐4000V，第二聚焦电极42电压为‐6450V，第三聚焦电极43电压为0V，电子倍增器集群6电压为0V，扫描系统5电压差为600V，光电阴极的有效直径为5mm，阴极面至电子倍增器集群6的MCP面处的总距离为350mm。图5为本实施例采用静电聚焦系统以及静电偏转后在电子倍增器集群6输入面处的电子束斑统计图。图中所示电子束中心位于MCP中心偏上22.96mm处，且此处的电子束斑尺寸底宽约为0.5mm，半高宽约为0.21mm。图6为本实施例采用静电聚焦系统以及静电偏转后在电子倍增器集群6输入面处的电子束渡越时间统计图。图中所示电子束渡越时间最可几数值出现次数最多，或者理解为绝大部分电子的运动时间为2.08ns，电子束渡越时间弥散为42ps。图7为本实施例所采用静电聚焦系统以及静电偏转后在电子倍增器集群6输入面处的电子束能量统计图。图中所示电子束运动至MCP处的能量弥散为6998‐6948＝50eV。图8为本实施例中扫描系统的两对平板电极所施加扫描电压波形示意图。在本实施例中，对上下两只平板电极54、53施加了周期性的三角波，而对前后两只平板电极52、51施加了周期性的梯形波，两对平板电极所施加扫描电路周期相同，因此可以实现电子束循环扫描，从而实现此光电倍增管连续高频采样。图9为本实施例中扫描系统施加图8所示扫描电压时阳极7处电子轨迹图。在对扫描系统施加如图8所示扫描电压时，电子束运动轨迹73在阳极面处如图9中虚线箭头所示，可以看出，聚焦系统和扫描系统很好的实现了对电子束的聚焦以及对于电子束空间位置的控制。在实际工作过程中，电子束在阳极电极处的落点位于每个阳极电极单元72的中心区域。如图9所示，电子束在扫描系统的作用下按先后顺序依次运动至各个阳极电极单元72对应电子倍增区域进行电子倍增并输出，加入电子束穿越单个阳极电极单元72宽度所用时间为t，整个阳极7中含有n个阳极电极单元72，则此阳极7对应电子倍增区域接收下一电子束需要再经过t*n，为此电子倍增区实现电子倍增、电子输出以及区域电气性能恢复提供了充足的时间，从而保证了电子倍增区的探测误差处于较低水平。为了提高光电倍增管的探测精度，阳极7的输出信号采用电荷量探测的方式进行探测。由于微通道板在工作电压固定的情况下，其增益也处于较为稳定的工作状态，通过测量阳极7经MCP倍增后的电荷量就可以反应出光电阴极产生电子的数量，从而可以反演出光电阴极处光信号的强度，从而实现对连续光信号的高频强度采样探测并实现数字化输出，经过后期的数字化处理处理方法为现有已知方法就可以反演出光学信号的强度分布曲线。图10为本实施例经阳极输出信号进行反演所得波形与输入信号波形对比图，由于图10只是用于示意说明，因此具体的坐标值并没有什么实际意义，所以图中没有标注。图10中右上图为原始光学信号强度与时间的变化曲线，左下图为对多阳极不同通道输出电荷量进行数据处理所得离散分布，由于采用频率较高，因此此离散分布曲线也能真实反映原始信号光强度与时间的变化关系。

权利要求：1.一种聚焦扫描型光电倍增管，包括真空容器、光学输入窗、光电阴极、电子加速电极、阳极以及用于向光电阴极和阳极供电的供电电极；其特征在于：还包括依次设置在所述真空容器中部的聚焦系统、扫描系统、电子倍增器集群，以及用于向所述聚焦系统、扫描系统、电子倍增器集群供电的倍增管加速及聚焦供电电极、扫描系统供电电极、电子倍增器集群供电电极，和用于支撑固定聚焦系统、扫描系统、电子倍增器集群的支撑柱；所述聚焦系统靠近所述电子加速电极设置，用于将电子进行汇聚，使得电子束束径小于构成所述电子倍增器集群的电子倍增器件输入面尺寸的15；聚焦系统的渡越时间弥散小于100ps；所述扫描系统用于改变聚焦后电子束的运动方向，使得聚焦系统出射的电子束运动至指定电子倍增区域；所述电子倍增器集群设置在聚焦系统的焦面处，用于接收聚焦系统出射的电子束并产生倍增电子；同一电子倍增区域所接收电子束的时间间隔应为器件恢复时间的50～100倍；所述电子倍增器集群产生的倍增电子束被所述阳极收集；所述真空容器上预留有电极引线和金属线；所述倍增管加速及聚焦供电电极、扫描系统供电电极、电子倍增器集群供电电极均通过所述电极引线与器件外部的供电电源相连；所述阳极用于收集电子倍增器集群所产生的倍增电子束，阳极的信号输出引线与多路信号读出系统相连；所述聚焦系统、扫描系统、电子倍增器集群、阳极的中心共轴。2.根据权利要求1所述的聚焦扫描型光电倍增管，其特征在于：所述电子倍增器集群由传统打拿级电子倍增组件组成，或者采用微通道板电子倍增组件组成，或者由半导体电子倍增器件组成。3.根据权利要求1或2所述的聚焦扫描型光电倍增管，其特征在于：所述光学输入窗为平面结构或曲面结构。4.根据权利要求1或2所述的聚焦扫描型光电倍增管，其特征在于：所述光学输入窗与真空容器之间高频封接、高温热封接或者铟封封接。5.根据权利要求1或2所述的聚焦扫描型光电倍增管，其特征在于：所述电子加速电极为网状结构、柱面结构或者球面结构。6.根据权利要求1或2所述的聚焦扫描型光电倍增管，其特征在于：所述聚焦系统为电聚焦系统、磁聚焦系统或电磁混合聚焦系统。7.根据权利要求1或2所述的聚焦扫描型光电倍增管，其特征在于：所述扫描系统为电扫描系统、磁扫描系统或电磁混合扫描系统。8.根据权利要求1或2所述的聚焦扫描型光电倍增管，其特征在于：所述光学输入窗采用玻璃或者晶体制成。9.根据权利要求8所述的聚焦扫描型光电倍增管，其特征在于：所述光学输入窗采用石英玻璃材料、氟化镁材料或者硼硅酸盐玻璃材料制成。10.根据权利要求1或2所述的聚焦扫描型光电倍增管，其特征在于：所述阳极包括绝缘基板、设置在绝缘基板上的多个阳极电极单元；多个阳极电极单元均匀排布呈由两个半圆段和两个直线段构成的胶囊形；其中，位于直线段上的阳极电极单元截面形状为矩形，其长度为10mm，宽度为2mm；位于半圆段上的阳极电极单元的截面形状为梯形，其长度为10mm；相邻两个阳极电极单元的间隔距离为0.1～0.5mm；截面为梯形的阳极电极单元，其平行于上下底的中线长度等于截面为矩形的阳极电极单元的宽度；相邻两个截面为梯形的阳极电极单元之间的间距相同；所有截面为梯形的阳极电极单元，平行于梯形上下底中线的中点位于同一圆弧。

百度查询： 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种聚焦扫描型光电倍增管

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