1.MCP与荧光屏组件输出信噪比测试
测试MCP与荧光屏组件输出信号时,由电子枪、电子光学系统、灯丝电源和高压系统产生符合入射条件的均匀面电子束入射到MCP输入端。测试条件:灯丝电流2 100mA,在MCP输出端加800 V电压,在荧光屏端加4 000 V电压。通过测试电子枪电压开闭时的输出电流信号并运算即可得到有电子入射和无电子入射时的MCP与荧光屏组件的输出信号均值及噪声值,进而求得MCP与荧光屏组件的输出信噪比。另外,测试信号中会有各种高频干扰信号,国军标要求MCP的测试带宽为10 Hz,所以S out、S out0、N out、N out0的计算所用的数据都是对原始数据经过通带截止频率为10 Hz的低通滤波器处理后的数据。图3.7为原始信号及滤波后信号的波形图。
图3.7 原始信号及滤波后信号的波形图
(a)原始信号波形图;(b)滤波后波形图
运用滤波后的信号值可计算出S out、S out0、N out、N out0各项数据,根据输出信噪比公式,进而计算出输出信噪比。在本实验中选取实验样品A——三代镀膜微通道板与荧光屏组件;样品B——未镀膜三代微通道板与荧光屏组件;样品C——三代镀膜微通道板与荧光屏组件;样品D——三代镀膜微通道板与荧光屏组件;对其分别进行输出信噪比测试,测试结果如表3.3所示。
测试条件:灯丝电流2 100mA,MCP电压800 V,荧光屏电压6 000 V,测试小孔直径0.8mm,无电子测试时间20 s,有电子测试时间60 s。
表3.3 MCP与荧光屏组件输出信噪比
从表3.3可知,未镀膜三代微通道板与荧光屏组件的输出信噪比明显比镀膜三代微通道板与荧光屏组件的输出信噪比高,这是由于离子反馈膜的存在,使得有效入射到MCP中进行倍增的电子明显减少,导致输出信噪比相对较小。对于含有镀有相同膜层MCP的样品C和样品D,它们的输出信噪比几乎相同。对照样品A和样品C可知,所镀离子阻挡膜厚度不同,使不同区域入射电子穿透离子阻挡膜的概率不同,增大了入射电子的随机性,同时撞击离子阻挡膜反弹回来的电子束增加,这类电子束在加速电场作用下再次入射,使得噪声增加,最终导致输出信噪比不同。实验结果符合实际情况。(www.xing528.com)
2.不同入射电流密度对MCP与荧光屏组件输出信噪比的影响
在进行输出信噪比实验时,选取特种镀膜三代MCP与荧光屏组件样品A和未镀膜三代MCP与荧光屏组件样品B,分别测试了一组微通道板输入面在输入不同电流密度时,MCP与荧光屏组件输出信噪比。A组各项测试实验数据如表3.4所示,B组各项测试实验数据如表3.5所示。
表3.4 不同输入电子流密度下的镀膜三代MCP与荧光屏组件的输出信噪比
表3.5 不同输入电子流密度下的未镀膜三代MCP与荧光屏组件的输出信噪比
由图3.8可知,随着灯丝电流增大,输出信噪比随之逐渐增大,但是从变化的速率上看,随着灯丝电流增加,信号增加速率要大于噪声信号增加速率,因此使得信噪比稳步上升。由于灯丝电流的增加使得电子枪产生的电子流密度增大,这使进入MCP输入端后进行倍增的电子个数变多,使得信号倍增速率大幅提高;同时微通道板引入的噪声信号中,只有电子散射噪声随着该电流增大而增大,使得打到MCP输入面的非开口部分产生二次倍增发射电子数增多,二次电子进入相邻通道或更远的通道而形成噪声。因此,噪声信号也会有一定幅度的提高,实验结果符合实际情况。
图3.8 灯丝电流vs MCP与荧光屏组件输出信噪比
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