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超快日盲真空紫外光电倍增管的单光子响应机理及器件研究

批准号:
62075205
项目类别:
面上项目
资助金额:
59.0 万元
负责人:
陈亮
依托单位:
学科分类:
光子与光电子器件
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
陈亮

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
项目围绕超快日盲紫外AlGaN光电倍增管的单光子探测和时间响应能力提升,利用阴极材料激活前的泵浦-探针飞秒瞬态响应光谱和阴极材料激活后的量子效率测试系统构建阴极材料单光子探测性能的闭环分析评价体系,同时结合高精度单光子计数系统、飞秒渡越时间分布测试系统实现针对超快光电倍增管整体性能的分析表征。进而开展围绕单光子探测和时间响应性能提升的极化增强和变组分变浓度掺杂复合结构优化设计,阴极Cs-O激活和衰减后激活的表面势垒重构机制研究,微通道板本底噪声抑制及双微通道板级联工艺优化、光电倍增管分压器结构设计、阳极读出方式优化等研究。为超快单光子探测光电倍增管能带裁剪、超快光谱响应调制、电子能量分布调制等提供系统指导。项目研究成果为激光技术、高能物理研究、光学仪器、物理化学分析、导弹预警、宇宙射线监测、天文学和地质探测及航空航天等领域急需的超快单光子探测日盲紫外光电倍增管制备提供有效理论指导和评价。
英文摘要
Focusing on the improvement of single photon detection and time response capability of ultrafast solar blind AlGaN photomultiplier tube, the project uses the pump probe femtosecond transient response spectrum before cathode material activation and the quantum efficiency test system after cathode material activation to build a closed-loop analysis and evaluation system of single photon detection performance of cathode material, combining with high-precision single photon counting system and femtosecond transit time The distributed test system can analyze and characterize the whole performance of the ultrafast photomultiplier. Furthermore, we carried out the optimization design of the composite structure of polarization enhancement and variable concentration doping around the single photon detection and time response performance improvement, the research of the surface barrier reconstruction mechanism after the activation and attenuation of cathode cs-o, the research of the background noise suppression of the microchannel plate, the optimization of the cascade process of the two microchannel plates, the structure design of the photomultiplier tube voltage divider, and the optimization of the anode readout mode. It provides systematic guidance for band clipping, ultrafast spectral response modulation, electron energy distribution modulation and so on. The research results of the project provide effective theoretical guidance and evaluation for the fast single photon detection day blind UV photomultiplier control equipment urgently needed in laser technology, high energy physics research, optical instruments, physical and chemical analysis, missile early warning, cosmic ray monitoring, astronomy and geological exploration, aerospace and other fields.
日盲型紫外探测器可广泛应用于空间探测、对地探测、高能物理、臭氧监测、高压电晕检测、灾害天气预警、紫外通信、火灾检测和紫外告警等领域,且能够避免太阳辐射的干扰和扩展探测范围到任意角度。超快速单光子级日盲紫外探测器件对于如超高速飞行器探测、导弹预警、高压输变电早期故障预警、激光技术、宇宙射线监测等核心领域具有重要意义。微通道板光电倍增管(MCP-PMT)不仅能够较好的避免雪崩光电二极管(APD)死区时间过长和阵列集成度不足的缺点,同时还在响应阈值波长可调上具有优势。针对超快日盲紫外AlGaN光电倍增管的单光子探测和时间响应能力提升,提出利用阴极材料激活前的泵浦-探针飞秒瞬态响应光谱和阴极材料激活后的量子效率测试系统构建针对阴极材料单光子探测性能的闭环分析评价体系,同时结合高精度单光子计数系统、飞秒渡越时间分布测试系统实现针对超快光电倍增管整体性能的分析表征。通过提升阴极表面的Cs-O吸附性能和激活性能,以及阴极真空衰减后的二次激活后的表面势垒重构性能,最终提升阴极的光电发射性能和单光子微弱信号探测能力。利用阴极材料激活前的瞬态浓度光栅、稳态光电压谱测试和激活后的光谱响应测试构建复合结构阴极材料的闭环评价体系,并结合第一性理论仿真、压电极化理论、二维空穴基态波函数、光生载流子输运理论和定态薛定谔方程对阴极材料的光电发射机理和光谱响应调制进行系统研究。项目研究成果为臭氧探测、空间探测、高能物理、导弹预警、紫外通信、生化分析等领域单光子微弱信号探测急需的超快单光子探测日盲紫外光电倍增管制备提供有效理论指导和评价手段。
日盲紫外AlGaN真空探测光阴极发射机理及结构优化研究
  • 批准号:
    61775203
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    53.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    陈亮
  • 依托单位:
蓝绿敏感变组分变掺杂多层结构AlGaAs/GaAs阴极光电发射机理研究
  • 批准号:
    61308089
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    28.0万元
  • 批准年份:
    2013
  • 负责人:
    陈亮
  • 依托单位:
国内基金
海外基金