一种级联微通道板的增益测量装置及方法

摘要

本发明公开了一种级联微通道板(MCP)的增益测量装置及方法，所述方法包括以下步骤：步骤(1)紫外光经过衰减后入射到石英窗上，激发紫外Au光电阴极发射光电子；步骤(2)光电子在电场的作用下，入射到级联MCP的输入端，经级联MCP的倍增，从级联MCP的输出端输出，在电场作用下轰击荧光屏产生亮斑；步骤(3)荧光屏上的亮斑被CCD或CMOS相机成像，计算机采集CCD或CMOS的输出信号测量亮斑数量；步骤(4)测完亮斑数后，将电路切到级联MCP输出电流回路，串联纳安表测量级联MCP的输出电流；根据亮斑数和级联MCP的输出电流计算级联MCP增益。本发明提出的级联MCP增益测量方法操作简单，测量准确度高。

权利要求

1.一种级联微通道板的增益测量方法，其特征在于，所述测量方法包括以下步骤：步骤(1)紫外光经过衰减后入射到石英窗上，然后激发紫外Au光电阴极发射光电子；

步骤(2)光电子在电场的作用下，入射到级联微通道板的输入端，经过级联微通道板的倍增，从级联微通道板的输出端输出，在电场作用下轰击荧光屏，荧光屏上产生亮斑；

步骤(3)荧光屏上的亮斑被CCD相机或CMOS相机成像，计算机采集CCD相机或CMOS相机的输出信号并测量亮斑数量；

步骤(4)测量完荧光屏上的亮斑数量后，将电路切换到级联微通道板输出电流测量回路，回路中串联有纳安表测量级联微通道板的输出电流；

根据亮斑数量和级联微通道板的输出电流计算级联微通道板的增益，计算公式如下：G为级联微通道板的增益，

Iout为级联微通道板的输出电流，

n为CCD相机或CMOS相机所测得的亮斑数，

η为级联微通道板的开口比，

e为电子电荷，

t为CCD相机或CMOS相机的曝光时间。

2.如权利要求1所述的级联微通道板的增益测量方法，其特征在于，所述级联微通道板为二片级联微通道板或三片级联微通道板。

3.如权利要求1所述的级联微通道板的增益测量方法，其特征在于，所述测量方法在暗室中进行，暗室温度为21～25℃。

4.如权利要求1所述的级联微通道板的增益测量方法，其特征在于，所述测量方法在真空条件下进行，真空度不低于5×10-5托。

5.如权利要求1所述的级联微通道板的增益测量方法，其特征在于，所述级联微通道板的输入端电压为-1000V～-3000V，级联微通道板的输出端为零电位。

6.如权利要求1所述的级联微通道板的增益测量方法，其特征在于，步骤(1)光电阴极电压比级联微通道板的输入端电压低200V～250V。

7.如权利要求1所述的级联微通道板的增益测量方法，其特征在于，步骤(2)荧光屏电压为+5000V～+6000V。

8.如权利要求1所述的级联微通道板的增益测量方法，其特征在于，步骤(3)所述CCD相机或CMOS相机的曝光时间为0.05s～1.0s。

9.一种级联微通道板的增益测量装置，其特征在于，所述测量装置包括：紫外氘灯(1)，可变光栏(2)，衰减滤光片(3)，石英窗(5)，光电阴极(6)，级联微通道板(8)，荧光屏(9)，中继透镜(12)，CCD相机或CMOS相机(13)和计算机(14)；

其中，紫外氘灯(1)发射的紫外光经过可变光栏(2)和衰减滤光片(3)的衰减后透过石英窗(5)后再激发光电阴极(6)发射光电子，光电子在电场的作用下入射到级联微通道板(8)的输入端，经过级联微通道板的倍增，从级联微通道板的输出端输出，在电场作用下轰击荧光屏(9)，荧光屏(9)上产生亮斑，亮斑透过中继透镜(12)被CCD相机或CMOS相机(13)成像，CCD相机或CMOS相机(13)的输出信号再被计算机(14)所采集，测量亮斑数量；

所述测量装置还包括挡板(4)和高压电源(11)，所述挡板(4)位于衰减滤光片(3)和石英窗(5)之间；所述高压电源(11)为光电阴极(6)，级联微通道板(8)以及荧光屏(9)施加所需的工作电压。

10.如权利要求9所述的级联微通道板的增益测量装置，其特征在于，所述测量装置还包括真空腔室(7)、观察窗(10)和真空系统(15)，所述观察窗(10)在荧光屏(9)和中继透镜(12)之间；所述真空腔室(7)内置有级联微通道板(8)，真空腔室(7)通过真空抽气系统(15)保证测量过程所需的真空度。

说明书

一种级联微通道板的增益测量装置及方法

技术领域

[0001] 本发明属于微通道板(MCP)技术领域，尤其涉及一种级联微通道板的增益测量装置及方法。

背景技术

[0002] 微通道板(MCP)是一种大面阵的微孔阵列二维电子倍增器，其微孔尺寸通常约为Φ4μm～10μm。一块有效直径为Φ18mm的MCP上有约上百万根通道。在MCP的每一根通道的内壁上都涂有一种能发射次级电子的半导体材料，当给MCP的输入端和输出端加上一定电压后，就会在每个通道中产生一个均匀的电场。这个电场是轴向的，能使进入通道的电子与MCP通道壁碰撞产生次级电子(或称二次电子)，并且次级电子在轴向电场的作用下被加速，次级电子再次碰撞MCP的通道壁上又会产生更多的新的次级电子。这样，对于一个入射电子，在MCP的输出端就会产生很多个电子，从而实现了电子数量的倍增。MCP的通道工作原理示意图见图1。MCP的电子放大倍数又称为MCP的增益，定义为为MCP输出电流与输入电流之比。

[0003] MCP的增益通常采用MCP测试仪来进行测量。MCP测试仪的基本原理是利用电子枪或紫外光电阴极发射的电子作为MCP的输入电流入射到MCP的输入端，输入电流经过MCP倍增后从MCP的输出端输出，并激发荧光屏发光。分别利用皮安表和钠安表测量出MCP的输入电流和输出电流，从而得到MCP的增益。然而该测试仪所采用的测量方法只能对单片MCP的增益进行测量，不能对二片及以上级联的MCP进行测量。原因是在测量MCP的增益时，必须使MCP工作在线性范围内，因此要求MCP的输入电流密度小于10-11A/cm2。当MCP的输入电流密度大于10-11A/cm2时，MCP输出电流密度将会产生饱和，见图2。图2表示了MCP输出电流Iout随输入电流Iin变化的关系。当输入电流小于饱和电流Is时，输出电流随输入电流线性变化；当输入电流大于饱和电流Is时，输出电流不随输入电流线性变化，输出电流出现饱和。在MCP的输出电流密度出现饱和的条件下测量MCP的增益，所测得的数值将会偏低。所以要正确测量MCP的增益，必须使MCP工作在线性区，通常输入电流密度小于10-11A/cm2。假设测量MCP的增益时，输入电流密度为10-12A/cm2，经过单MCP的放大，输出电流密度会达到10-9～10-8A/cm2，这样输入电流可以采用皮安表来进行测量，而输出电流可以采用纳安表来进行测量，因此增益可以测量出来。然而当对二片或三片级联MCP的增益进行测量时，为了使每一片MCP均工作在线性范围内，每一片MCP的输入电流密度必须小于10-11A/cm2。对二片级联MCP而言，由于第一片MCP的输出电流是第二片MCP的输入电流，这样如果第一片MCP的输入电流-11 2 3密度仍然为10 A/cm ，假设其增益为10 ，那么经过它的放大，其输出电流密度就会达到10-9A/cm2，因此对第二片MCP来讲，其输入电流密度就大于10-11A/cm2，从而使第二片MCP产生输出电流饱和的现象，这样就不能正确地测量出二片级联使用的MCP的总增益。二片级联放大MCP的工作原理示意图见图3。其原理是第一片MCP的输出电流作为第二片MCP的输入电流，从而再进行进一步的放大。为了正确的测量出二片级联MCP的总增益，需要保证第二片MCP输入电流密度小于10-11A/cm2，考虑到第一片MCP的增益为103，那么第一片MCP的输入电流密度应该小于10-14A/cm2。如果是测量三片级联使用的MCP，为了使三片MCP均工作在线性范围内，假设每一片MCP的增益均为103，那么第一片MCP的输入电流密度还要更低，应该达到10-17A/cm2。由于电流非常低，因此很难利用电流表准确测量出MCP的输入电流，所以增益也就很难测准。

[0004] 除上述利用电流表测量级联MCP的输入电流和输出电流，进而测量MCP增益的方法外，还有另外三种MCP增益的测量方法。这三种方法的共性为使用电荷灵敏放大器来测量MCP的输出电荷量，从而测量MCP的增益。第一种方法是其测量电路采用电荷灵敏放大器、峰保电路、高速AD转换器、数据采集处理和控制。这种方法电路较复杂，成本高。第二种方法是其测量电路采用电荷灵敏放大器和多道分析器。这种方法的设备体积大，成本也高。第三种方法是其测量电路采用电荷灵敏放大器-甄别器、数据采集、控制电路和DA转换器。这种方法测量的准确性是基于二片或三片级联MCP使用时，输出电荷的脉冲高度分布服从准高斯分布。然而MCP需要在不同的工作电压条件下使用。工作电压不同，增益不同，其脉冲高度分布的形状也不同，并不是都服从准高斯分布。另外这种方法未考虑到MCP的开口比对其增益测量的影响，因此这种测量方法的准确度也不高。

发明内容

[0005] 针对现有技术的不足，本发明提供一种级联微通道板(MCP)的增益测量方法。所述级联微通道板的增益测量方法通过测量荧光屏上的亮斑数，来测量微弱的级联微通道板的输入电流，通过电流表来测量级联微通道板的输出电流，从而测量出微通道板的增益，解决了多片级联微通道板增益的测量问题。

[0006] 本发明的技术方案如下：一种级联微通道板的增益测量方法，所述测量方法包括以下步骤：

[0007] 步骤(1)紫外光经过衰减后入射到石英窗上，然后激发紫外Au光电阴极发射光电子；

[0008] 步骤(2)光电子在电场的作用下，入射到级联微通道板的输入端，经过级联微通道板的倍增，从级联微通道板的输出端输出，在电场作用下轰击荧光屏，荧光屏上产生亮斑；

[0009] 步骤(3)荧光屏上的亮斑被CCD相机或CMOS相机成像，计算机采集CCD相机或CMOS相机的输出信号并测量亮斑数量；

[0010] 步骤(4)测量完荧光屏上的亮斑数量后，将电路切换到级联微通道板输出电流测量回路，回路中串联有纳安表测量级联微通道板的输出电流；

[0011] 根据亮斑数量和级联微通道板的输出电流计算级联微通道板的增益，计算公式如下：

[0012]

[0013] G为级联微通道板的增益，

[0014] Iout为级联微通道板的输出电流，

[0015] n为CCD相机或CMOS相机所测得的亮斑数，

[0016] η为级联微通道板的开口比，

[0017] e为电子电荷，

[0018] t为CCD相机或CMOS相机的曝光时间。

[0019] 本发明提供的测量方法原理如下：假设MCP的增益为G，不考虑MCP的开口比(收集效率)因数，那么光电阴极每发射一个光电子，经过MCP放大，MCP将输出G个电子，这G个电子将轰击荧光屏，最后在荧光屏上产生一个亮斑。同理如果光电阴极发射k个电子，那么在荧光屏上将会出现k个亮斑。反之如果知道荧光屏上的亮斑数量，反过来也就可以推算出MCP输入端的入射电子数量。荧光屏上的亮斑可以利用CCD相机来成像，并利用计算机进行数据采集计算后得到。若考虑到MCP的开口比(收集效率)不为1，为η(η≤1)，那么光电阴极每发射k个电子，将只有ηk个电子进入MCP的通道内部产生电子倍增。若MCP的增益为G，那么将只有ηkG个电子从MCP的输出端输出，因此在荧光屏上也只产生ηkG个亮斑。假设CCD(电荷耦合器件)相机的曝光时间为t，在荧光屏上所测得的亮斑数量为n个，那么MCP端入射的电子数量将为n/η，因此对应的MCP输入端的输入电流可由下式计算。

[0020]

[0021] 式中Iin为MCP的输入电流，η为MCP的开口比，n为荧光屏上所测得的亮斑数，e为电子的电荷，t为CCD相机的曝光时间。

[0022] 假设CCD相机的曝光时间为1s，MCP的开口比为1，那么根据式(1)可知，荧光屏上所产生的每一个亮斑所对应的MCP输入电流为1.6k×10-19A，因此理论上讲，该种方法所能够测量到的极限电流非常小，可以达到10-19A。由于该种方法所能测量的电流非常小，因此可以利用该种方法来测量微弱的MCP的输入电流。荧光屏上1cm2面积中的亮斑数量、CCD相机的曝光时间和MCP输入电流密度之间的关系见表1。注意在表1中，没有考虑到MCP的开口比的因数。该表主要用于增益测量时调节入射辐射通量作为参考使用。根据表中的亮斑数、CCD相机的曝光时间，可以查出对应的MCP输入电流密度，电流密度的单位为A/cm2。

[0023] 表1

[0024]

[0025]

[0026] 在利用CCD相机或CMOS(互补金属氧化物导体器件)相机测量到MCP的输入电流后，再利用纳安表测量出MCP的输出电流，这样就可以测量出MCP的增益。因为MCP的增益为输出电流与输入电流正比，即

[0027]

[0028] 式中Iout为MCP的输出电流，Iin为MCP的输入电流。将式(1)代入式(2)就可以计算出MCP的增益。

[0029] 根据MCP增益的测量要求，为使MCP工作在线性范围，其输入的电流密度必须小于10-11A/cm2。以二片级联MCP为例，假设在测量级联MCP增益时输入电流密度为10-14A/cm2，那么经过MCP(增益通常在106以上)的放大，输出电流密度可以达到10-8A/cm2。如果二片级联MCP的有效直径为Φ18mm，那么电流可以达到2.5×10-8A，这一数量级的电流可以利用纳安表来测量，而输入电流采用CCD或CMOS相机根据式(1)测量出来。所以二片级联MCP的增益值可以根据下式计算出来。

[0030]

[0031] 本发明所述级联微通道板为二片级联微通道板或三片级联微通道板。

[0032] 所述测量方法在暗室中进行，暗室温度为21～25℃；

[0033] 所述测量方法在真空条件下进行，真空度不低于5×10-5托。

[0034] 所述级联微通道板的输入端电压为-1000V～-3000V，级联微通道板的输出端为零电位。

[0035] 步骤(1)光电阴极电压比级联微通道板的输入端电压低200V～250V；

[0036] 步骤(2)荧光屏电压为+5000V～+6000V；

[0037] 步骤(3)所述CCD相机或CMOS相机的曝光时间为0.05s～1.0s；曝光时间与亮斑数有关，亮斑数量越少，曝光时间越长。

[0038] 步骤(4)采用低压测量级联微通道板的输出电流，作为优选，级联微通道板输出电流测量回路中荧光屏的电压为80V～120V。

[0039] 本发明还提供一种级联微通道板增益的测量装置，所述测量装置包括：紫外氘灯1，可变光栏2，衰减滤光片3，石英窗5，紫外Au光电阴极6，待测量级联MCP 8，荧光屏9，中继透镜12，CCD相机或CMOS相机13和计算机14；

[0040] 其中，紫外氘灯1发射的紫外光经过可变光栏2和衰减滤光片3的衰减后透过石英窗5后再激发光紫外Au电阴极6发射光电子，光电子在电场的作用下入射到级联MCP 8的输入端，经过级联MCP8的倍增，从级联MCP8的输出端输出，在电场作用下轰击荧光屏9，荧光屏9上产生亮斑，亮斑透过中继透镜12被CCD相机或CMOS相机13成像，CCD相机或CMOS相机13的输出信号再被计算机14所采集，测量亮斑数量。

[0041] 所述测量装置还包括挡板4，所述挡板4位于衰减滤光片3和石英窗5之间，挡板的作用是遮挡紫外光。

[0042] 所述测量装置还包括高压电源11，所述高压电源11为紫外Au光电阴极6，级联MCP 8以及荧光屏9施加所需的工作电压。

[0043] 所述测量装置还包括真空腔室7和真空抽气系统15，所述真空腔室7内置有级联MCP8，真空腔室7通过真空抽气系统15保证测量过程所需的真空度。

[0044] 所述测量装置还包括观察窗10，所述观察窗10在荧光屏9和中继透镜12之间，观察窗的作用是透光及真空密封。

[0045] 所述测量装置还包括纳安表16，用于测量级联微通道板8的输出电流。

[0046] 所述测量装置在原有的MCP增益测试仪进行改进，使之既能够测量单片MCP的增益，同时还可以测量二片或三片级联MCP的增益。MCP增益测试仪改进的费用很低；所述测量装置的计算机的CCD或CMOS相机控制软件具有荧光屏上亮斑数量的读出功能。

[0047] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明提出的级联MCP增益的测量方法操作简单，测量精确度高，符合MCP增益测试的国家标准，成功地解决了二片或三片片级联MCP增益的测量问题。

附图说明

[0048] 图1MCP的工作原理图；

[0049] 图2为MCP的输入输出曲线图；

[0050] 图3为级联微通道板的工作原理图；

[0051] 图4为本发明提供的级联微通道板增益的测量装置示意图；

[0052] 图5为本发明提供的级联微通道板输出电流的测量示意图；

[0053] 图中标示：1—紫外氘灯，2—可变光栏，3—衰减滤光片，4—挡板，5—石英窗，6—紫外Au光电阴极，7—真空腔室，8—级联MCP，9—荧光屏，10—观察窗，11—高压电源，12—中继透镜，13—CCD相机或CMOS相机，14—计算机，15—真空抽气系统，16—纳安表。

具体实施方式

[0054] 下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细说明。

[0055] 所述测量装置如图4所示，包括：紫外氘灯1，可变光栏2，衰减滤光片3，挡板4，石英窗5，紫外Au光电阴极6，真空腔室7，级联MCP 8，荧光屏9，观察窗10，高压电源11，中继透镜12，CCD相机或CMOS相机13，计算机14和真空抽气系统15。

[0056] 紫外氘灯1发射的紫外光经过可变光栏2和衰减滤光片3的衰减后透过石英窗5后再激发光电阴极6发射光电子，光电子在电场的作用下入射到级联MCP 8的输入端，经过级联MCP的倍增，从级联MCP的输出端输出，在电场作用下轰击荧光屏9，荧光屏9上产生亮斑，亮斑透过观察窗10及中继透镜12被CCD相机或CMOS相机13成像，计算机14采集CCD相机或CMOS相机13的输出信号并测量亮斑数量。

[0057] 挡板4位于衰减滤光片3和石英窗5之间，可以用来遮挡紫外光。

[0058] 高压电源11为紫外Au光电阴极6，级联MCP 8以及荧光屏9施加所需的工作电压。

[0059] 所述测量装置还包括真空腔室7，级联MCP 8位于真空腔室7中，真空腔室7通过真空抽气系统15保证测量过程所需的真空度。

[0060] 所述测量装置还包括观察窗10，所述观察窗10在荧光屏9和中继透镜12之间。

[0061] 所述测量装置还包括纳安表16，用于测量级联微通道板8的输出电流。

[0062] 测量完亮斑数后，将测量回路切换到级联微通道板8的输出电流测量回路，见图5，电源由高压电源切换到低压电源。输出电流回路中串联有级联微通道板8、荧光屏9、测量电源以及纳安表16，光电子经级联微通道板8倍增后，由荧光屏9收集，经纳安表16测出输出电流。

[0063] 实施例1

[0064] 二片级联MCP的增益

[0065] 所述测量在暗室中进行，温度为21～25℃，所测量级联MCP的规格有效工作直径为Φ18mm，外径Φ25mm，通道直径Φ6μm，为常规像增强器使用的MCP。

[0066] 将第一片MCP的输出端与第二片MCP的输入端紧贴在一起，之后将其装入专用的测量夹具并放入MCP增益测量装置中，所用的夹具为普通MCP的测量夹具。

[0067] 关闭挡板，插入紫外中性密度滤光片，启动设备的真空系统，开始抽真空，当测量系统的真空度达到5×10-5托之后，打开高压电源，给所测量的MCP、光电阴极和荧光屏施加所需的工作电压；第一片MCP的输入端电压为-1600V，第二片MCP的输出端电压为零电位，光电阴极电压为-1800V，荧光屏电压为+5000V。

[0068] 打开紫外氘灯电源，让紫外光源和MCP工作10分钟，之后打开计算机和CCD相机。

[0069] 打开挡板，此时由于有紫外光的输入，光电阴极发射光电子。由于光电阴极为一平面，光电子的发射位置在阴极面上是随机的，因此入射到MCP的输入面上的位置也是随机的，因此在荧光屏的不同位置上相应的也会出现亮斑，所以在计算机显示屏的不同位置上也相应的可以观察到荧光屏上的亮斑，调节中继物镜的焦距，使亮斑在计算机显示屏上的图像达到最清晰。

[0070] 设置CCD相机的曝光时间为0.2s，在计算机显示屏区域选择一个测量方框，该方框对应荧光屏上约1cm2的发光面积，对荧光屏上所出现的亮斑数量进行测量。当所测量的亮斑数超过107时，根据表1，说明二片级联MCP入射电子密度达到10-12A/cm2，这对于二片级联MCP的增益测量而言太高了，对于二片级联MCP，为了使二片级联MCP均工作在线性区域，入射电流密度需小于10-14A/cm2。根据表1，对应的荧光屏上的亮斑数应不超过105，因此应该在紫外光源(紫外氘灯)前端再增加紫外衰减滤光片，同时还可以通过变化光栏孔径及调节紫外光源与石英玻璃窗之间的距离来改变紫外光源入射辐射的大小使荧光屏上所测得的亮斑数小于105，通过反复测量荧光屏上的亮斑数量及调节紫外光源的辐射度，得到适合紫外光源辐射度。

[0071] 在调节得到适合的紫外光辐照度后，开始测量MCP的输入电流。在计算机显示屏上选择一个测量区域1，该区域(方框)对应荧光屏上约1cm2的发光面积。利用计算机软件测量出这个测量区域内的亮斑数及区域的面积。因为所测量的MCP的有效工作直径为Φ18mm，有效面积为2.5cm2，因此可根据测量面积上的亮斑数来推算整个荧光屏上的亮斑数。

[0072] 在测量完荧光屏上的亮斑数量后，再将电路切换到MCP输出电流测量回路。在MCP输出电流测量回路中，荧光屏电压为100V左右，并且串联有纳安表来测量MCP的输出电流。

[0073] 测量完MCP的输出电流后，重复测量区域1的测量程序再对测量区域2进行测量，直到所选的5个测量区域测完为止，所测量的5个区域的亮斑数、面积、MCP的开口比、输入电流、输出电流以及增益的数值见表2。

[0074] 表2增益测量数据表

[0075]

[0076]

[0077] 上述表2中区域1至区域5是指5次测量的区域，测量面积指对应测量区域的面积，亮斑A指在对应测量区域CCD相机所测得的亮斑数，亮斑B指根据测量区域的亮斑数推算到整个MCP有效工作面积上的亮斑数，输出电流是利用纳安电流表所测得的MCP的输出电流，增益是根据表1中的测量数据并根据公式(3)计算得到的计算值。将所测得的5个增益值进行平均，可得二片级联MCP的总增益为1.6×106。

[0078] 测量完毕后，按顺序依次关闭MCP的工作电源，紫外灯电源和真空系统。这样二片级联MCP的增益测量就完成了。

[0079] 实施例2

[0080] 三片级联MCP的增益

[0081] 测量在暗室中进行，温度为21～25℃。所测量MCP的规格为有效工作直径Φ18mm，外径Φ25mm，通道直径Φ6μm，为常规像增强器使用的MCP。

[0082] 将第一片MCP的输出端与第二片MCP的输入端紧贴，再将第二片MCP的输出端与第三片MCP的输入端紧贴，之后将其装入专用的测量夹具并放入MCP增益测量装置中。所用的夹具为普通MCP的测量夹具。

[0083] 关闭挡板，插入紫外中性密度滤光片，启动设备的真空系统，开始抽真空，当测量系统的真空度达到5×10-5托之后，打开高压电源，给所测量的三片级联MCP、光电阴极和荧光屏施加所需的工作电压。第一片MCP的输入端电压为-2400V，第三片MCP的输出端电压为零电位，光电阴极电压为-2600V，荧光屏电压为+5500V。

[0084] 打开紫外氘灯电源，让紫外光源和MCP工作10分钟。之后打开计算机和CCD相机测量系统。

[0085] 打开挡板，此时由于有紫外光的输入，光电阴极发射光电子，三片级联MCP进行倍增，由于光电阴极为一平面，光电子的发射位置在阴极面上是随机的，因此入射到三片级联MCP的输入面上的位置也是随机的，因此在荧光屏的不同位置上相应的也会出现亮斑，所以在计算机的显示屏的不同位置上也相应的可以观察到荧光屏上的亮斑。调节中继物镜的焦距，使亮斑在计算机显示屏上的图像达到最清晰。

[0086] 设置CCD相机的曝光时间为0.8s，并利用计算机软件和鼠标，在计算机显示屏区域选择一个测量方框，该方框对应荧光屏上约1cm2的发光面积。对荧光屏上所出现的亮斑数5
量进行测量。当所测量的亮斑数超过10时，根据表1，说明三片级联MCP入射电子密度达到
10-14A/cm2，这对于三片级联MCP的增益而言太高了。对于三片级联MCP，为了使三片级联MCP均工作在线性区域，入射电流密度需小于10-17A/cm2。根据表1，对应的荧光屏上的亮斑数应不超过102，因此应该在紫外光源(紫外氘灯)前端再增加紫外衰减滤光片，同时还可以通过变化光栏孔径及调节紫外光源与石英玻璃窗之间的距离来改变紫外光源入射辐射的大小使荧光屏上所测得的亮斑数达到或小于102。通过反复测量荧光屏上的亮斑数量及调节紫外光源的辐射度，得到适合紫外光源辐射度。

[0087] 在调节得到适合的紫外光辐射度后，开始测量三片级联MCP的输入电流。在计算机显示屏上选择一个测量区域1，该区域(方框)对应荧光屏上约1cm2的发光面积。利用计算机软件测量出这个测量区域内的亮斑数及区域的面积。因为所测量的三片级联MCP的有效工作直径为Φ18mm，有效面积为2.5cm2，因此可根据测量面积上的亮斑数来推算整个荧光屏上的亮斑数。

[0088] 在测量完荧光屏上的亮斑数量后，再将电路切换到MCP输出电流测量回路。在三片级联MCP输出电流测量回路中，荧光屏电压为120V，并且串联有纳安表来测量MCP的输出电流。

[0089] 测量完三片级联MCP的输出电流后，重复测量区域1的测量程序再对测量区域2进行测量，直到所选的5个测量区域测完为止。所测量的5个区域的亮斑数、面积、三片级联MCP的开口比、输入电流、输出电流以及增益的数值见表3。

[0090] 表3增益测量数据表

[0091]

[0092] 表3中区域1至区域5是指5次测量的区域，测量面积指对应测量区域的面积，亮斑A指在对应测量区域CCD相机所测得的亮斑数，亮斑B指根据测量区域的亮斑数推算到整个三片级联MCP有效工作面积上的亮斑数，输出电流是利用纳安电流表所测得的三片级联MCP的输出电流，增益是根据表3中的测量数据并根据公式(3)计算得到的计算值。将所测得的5个增益值进行平均，可得三片级联MCP的总增益为2.6×108。

[0093] 测量完毕后，按顺序依次关闭MCP的工作电源，紫外灯电源和真空系统。这样三片级联MCP的增益测量就完成了。