紫外探测技术的新发展摘要:介绍紫外探测技术的新发展。真空型紫外探测器以通道光电倍增管为代表,分析了以MCP为光电阴极基底,输入窗为透镜式的管子的特点;固体紫外探测器以GaN基紫外CCD为代表,把GaN紫外探测器与硅CCD多路传输器通过铟柱倒装互连而成的混合式紫外CCD。由于GaN基材料的禁带宽度与组分有关,光谱响应从200nm-365nm,在365nm(紫外光)波段具有很尖的截止响应特性,因而降低了对滤波器的要求,具有光谱响应特性好,灵敏度高,噪声小等优点。并对紫外探测的关键技术和发展动向做了初步分析,为紫外技术的进一步发展提供参考。Abstract:Thenewdevolopmentofultravioletdetecttechniqueisintroduced.ChannelphotomultipliertubeastherepresentativeofVacuumUVdetector,analyzedcharacteristicsoftubesthatphotocathodeissubstratedonMCPandtheinputwindowislens-like;AsforSolidUVdetector,GaN-basedUVCCDdetectoristherepresent,theGaNUVdetectorswithsiliconCCDmultiplexerviaindium-columnflip-chipinterconnectmadeofhybridUV-CCD.AsthebandgapofGaN-basedmaterialsisrelatedtothecomposition,soSpectralresponsecanbefrom200nm-365nm.AstheGaNmaterialin365nm(UV)bandhaveaverysharpcut-offresponsecharacteristics,therebyreducingthefilterrequirements.Andhavedoneapreliminaryanalysisoftheirkeytechnologiesanddevelopments,toprovidereferenceforfuturedevelopmentofUVtechnologyin-depth.关键词:紫外探测技术;真空型紫外探测器;通道光电倍增管;固体紫外探测器Keywords:ultravioletdetecttechnique;vacuumUVdetector;channelphotomultipliertube;solidUVdetector中图分类号:TN23文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)17-0003-030引言紫外和红外探测技术几乎同时产生于50年代,由于紫外探测器件灵敏度低,一直未能应用,而红外探测技术发展较快。直到90年代,日本开发出雪崩倍增靶摄像管,使得紫外摄像器件有较高的灵敏度和合适的光谱范围,紫外探测才得到广泛关注[1,2]。紫外探测技术以其独特优势在通信、预警和制导方面得到广泛的应用。由于紫外线的日盲特性和大气层中良好的传播特性,可飞越障碍物而实现非视线(NLOS)通信,具有低窃听率,高抗干扰性和全天候工作等优点,是一种具有很大发展潜力的新型通信方式[2]。紫外预警利用“日盲区”来探测导弹的火焰与羽烟,在背景洁净的日盲区,导弹羽烟的紫外辐射很容易被检测出来。由于避开了最强的太阳辐射背景,信息处理负担明显减轻,虚警率很低,与红外预警相比,不需要低温冷却,体积小、重量轻、响应快[1,2]。1紫外探测器的发展1.1真空型紫外探测器早期真空型紫外探测器以光电倍增管(PMT)为代表,PMT是一种光电子发射型检测器,二次发射增益可达到104,对单个光子能够响应,具有极高的响应速度,可实现微弱信号探测[3]。目前PMT有专用“日盲”型的紫外PMT,日本滨松公司生产的改进型日盲紫外PMTR2078在“日盲”区外量子效率下降约50%,灵敏度是日盲区的1%,相差约2个数量级,比较适宜紫外光通信系统使用[2]。PMT只是概略探测紫外辐射源方位,不能成像,只能判断光谱信息来确定目标[2-4]。带有微通道板的光电倍增管――通道光电倍增管(CPM)是一种较新的紫外光电倍增管,不但探测灵敏度和角分辨率高,而且能成像,光电阴极以MCP为基底的CPM性能更好。CPM采用双近贴式管型时,以输入窗为光电阴极基底,如图1所示。光电阴极(光电阴极镀在输入窗)和MCP近贴,距离为0.1～0.3mm,MCP又与荧光屏近贴,距离为0.5mm左右。由装架环和陶瓷管封接起来,工艺上很难实现,其间加有大于100V的电压,易引起场致发射;此时发射方式多为透射式,量子效率低[5,6]。以MCP为基底,光电阴极直接镀到MCP的输入面,则输入窗和MCP间的距离要求不很严格,只需MCP的输出面与荧光屏近贴,光电子弥散就会减小,图像质量好。该器件发射模式为反射式,量子效率高,光电阴极前加一栅网,加电压后在其间形成一匀强电场,发射的光电子几乎都能进入通道而倍增,如图2所示。另外,输入窗可采用MgF2材料做成透镜,光电阴极处于透镜的焦平面上,可以大大提高光电阴极的量子效率[5,6]。因此,以MCP为基底的通道光电倍增管...