Microchannel plate detector
માઇક્રોચેનલ પ્લેટ (એમ. સી. પી.) નો ઉપયોગ એક કણો (ઇલેક્ટ્રોન, આયન અને ન્યુટ્રોન) અને ફોટોન (અલ્ટ્રાવાયોલેટ રેડિયેશન અને એક્સ-રે) શોધવા માટે થાય છે. તે ઇલેક્ટ્રોન ગુણક સાથે નજીકથી સંબંધિત છે, કારણ કે બંને ગૌણ ઉત્સર્જન દ્વારા ઇલેક્ટ્રોનના ગુણાકાર દ્વારા એક કણો અથવા ફોટોનને તીવ્ર બનાવે છે. કારણ કે માઇક્રોચેનલ પ્લેટ ડિટેક્ટરમાં ઘણી અલગ ચેનલો હોય છે, તે અવકાશી રીઝોલ્યુશન પ્રદાન કરી શકે છે. મૂળભૂત ડિઝાઇન માઇક્રોચેનલ પ્લેટ એ પ્રતિરોધક સામગ્રી (મોટાભાગે કાચ) 0.50 થી 2 મીમી જાડાથી બનેલો સ્લેબ છે, જેમાં નાના ટ્યુબ (માઇક્રોચેનલ) ની નિયમિત શ્રેણી હોય છે, જે એક બાજુથી બીજી બાજુ જાય છે. માઇક્રો ચેનલો સામાન્ય રીતે વ્યાસમાં 5-20 માઇક્રોમીટર હોય છે, જે એકબીજાની સમાંતર હોય છે અને સપાટીના નાના ખૂણા પર પ્લેટમાં પ્રવેશ કરે છે (સામાન્યથી 8-13 °). પ્લેટ ઘણીવાર ગોળાકાર ડિસ્ક હોય છે, પરંતુ તેને 10 મીમીથી 200 મીમી સુધીના કદમાં કાપી શકાય છે. તેઓ વક્ર પણ હોઈ શકે છે. ઓપરેટિંગ મોડ બિન-સાપેક્ષ ઊર્જાઓમાં, એક કણો સામાન્ય રીતે તેમની સીધી શોધને સક્ષમ કરવા માટે ખૂબ ઓછી અસરો ઉત્પન્ન કરે છે. માઇક્રોચેનલ પ્લેટ એક કણ એમ્પ્લીફાયર તરીકે કાર્ય કરે છે, જે એક જ અવરોધક કણને ઇલેક્ટ્રોનના વાદળમાં ફેરવે છે. એમ. સી. પી. પર મજબૂત વિદ્યુત ક્ષેત્ર લાગુ કરીને, દરેક વ્યક્તિગત માઇક્રો ચેનલ સતત-ડાયનોડ ઇલેક્ટ્રોન ગુણક બની જાય છે. એક કણ અથવા ફોટોન કે જે નાના છિદ્ર દ્વારા એક ચેનલમાં પ્રવેશ કરે છે તે ચેનલની દિવાલ સાથે અથડાવાની ખાતરી આપે છે, કારણ કે ચેનલ પ્લેટના ખૂણા પર હોય છે. અસર ઇલેક્ટ્રોનનો કાસ્કેડ શરૂ કરે છે જે ચેનલ દ્વારા પ્રસરે છે, જે વિદ્યુત ક્ષેત્રની શક્તિ અને માઇક્રોચેનલ પ્લેટની ભૂમિતિના આધારે તીવ્રતાના ઘણા ક્રમ દ્વારા મૂળ સંકેતને વિસ્તૃત કરે છે. કાસ્કેડ પછી, માઇક્રો ચેનલ અન્ય સંકેતને શોધી શકે તે પહેલાં પુનઃપ્રાપ્ત (અથવા રિચાર્જ) થવામાં સમય લે છે. ઇલેક્ટ્રોન પ્લેટની વિરુદ્ધ બાજુએ ચેનલોમાંથી બહાર નીકળે છે, જ્યાં તેઓ એનોડ પર એકત્રિત થાય છે. કેટલાક એનોડ્સ અવકાશી રીતે ઉકેલાયેલા આયન સંગ્રહને મંજૂરી આપવા માટે રચાયેલ છે, જે પ્લેટ પરના કણો અથવા ફોટોનની ઘટનાની છબી ઉત્પન્ન કરે છે. જો કે ઘણા કિસ્સાઓમાં એકત્રિત એનોડ શોધ તત્વ તરીકે કાર્ય કરે છે, એમ. સી. પી. નો ઉપયોગ ડિટેક્ટર તરીકે પણ થઈ શકે છે. ઇલેક્ટ્રોન કાસ્કેડ દ્વારા ઉત્પાદિત પ્લેટનું વિસર્જન અને રિચાર્જ, પ્લેટ પર લાગુ ઉચ્ચ વોલ્ટેજથી અલગ કરી શકાય છે અને માપી શકાય છે, સીધા જ એક કણ અથવા ફોટોનને અનુરૂપ સંકેત ઉત્પન્ન કરવા માટે. એમ. સી. પી. નો લાભ ખૂબ જ ઘોંઘાટીયા હોય છે, જેનો અર્થ છે કે એક પછી એક મળી આવતા બે સમાન કણો ઘણીવાર ખૂબ જ અલગ સંકેત પરિમાણો ઉત્પન્ન કરે છે. ટોચની ઊંચાઈની વિવિધતાને કારણે થતા અસ્થાયી આંચકાને અચળ અપૂર્ણાંક વિભેદકનો ઉપયોગ કરીને દૂર કરી શકાય છે. આમ કાર્યરત, એમ. સી. પી. ઉચ્ચ રીઝોલ્યુશન સાથે કણોના આગમનના સમયને માપવામાં સક્ષમ છે, જે તેમને માસ સ્પેક્ટ્રોમીટર માટે આદર્શ ડિટેક્ટર બનાવે છે. શેવરોન એમ. સી. પી. મોટાભાગના આધુનિક એમ. સી. પી. ડિટેક્ટર્સમાં કોણીય ચેનલો સાથે બે માઇક્રોચેનલ પ્લેટો હોય છે, જે એકબીજાથી 180° ફેરવવામાં આવે છે-જે છીછરા શેવરોન (વી-જેવા) આકારનું ઉત્પાદન કરે છે. શેવરોન એમ. સી. પી. માં, પ્રથમ પ્લેટમાંથી બહાર નીકળતા ઇલેક્ટ્રોન આગામી પ્લેટમાં કાસ્કેડ શરૂ કરે છે. ચેનલો વચ્ચેનો ખૂણો ઉપકરણમાં આયન પ્રતિસાદ ઘટાડે છે, તેમજ સીધી ચેનલ એમ. સી. પી. ની તુલનામાં આપેલ વોલ્ટેજ પર નોંધપાત્ર રીતે વધુ લાભ ઉત્પન્ન કરે છે. બે એમ. સી. પી. ને અવકાશી રીઝોલ્યુશન જાળવવા માટે એકસાથે દબાવી શકાય છે, અથવા બહુવિધ ચેનલોમાં ચાર્જ ફેલાવવા માટે તેમની વચ્ચે એક નાનું અંતર હોઈ શકે છે, જે ગેઇનને વધુ વધારે છે. ઝેડ સ્ટૅક એમ. સી. પી. આ ઝેડ આકારમાં ગોઠવાયેલી ચેનલો સાથેની ત્રણ માઇક્રો ચેનલ પ્લેટની એસેમ્બલી છે. સિંગલ એમ. સી. પી. નો લાભ 10,000 (40 ડી. બી.) સુધી હોઈ શકે છે પરંતુ આ સિસ્ટમ 10 મિલિયન (70 ડી. બી.) થી વધુ લાભ પ્રદાન કરી શકે છે. બાહ્ય વોલ્ટેજ વિભાજકનો ઉપયોગ પ્રવેગક ઓપ્ટિક્સ (ઇલેક્ટ્રોન શોધ માટે), દરેક એમ. સી. પી., એમ. સી. પી. વચ્ચેનું અંતર, છેલ્લા એમ. સી. પી. ની પાછળની બાજુ અને કલેક્ટર (એનોડ) પર 100 વોલ્ટ લાગુ કરવા માટે થાય છે. છેલ્લો વોલ્ટેજ ઇલેક્ટ્રોનની ઉડાનનો સમય નક્કી કરે છે અને આ રીતે, પલ્સ-પહોળાઈ. એનોડ એ ઉચ્ચ ક્ષેત્રની શક્તિને ટાળવા માટે 0.2 મીમી ત્રિજ્યાની ધાર સાથે 0.40 મીમી જાડી પ્લેટ છે. તે એમ. સી. પી. ના સક્રિય વિસ્તારને આવરી લેવા માટે પૂરતું મોટું છે, કારણ કે છેલ્લા એમ. સી. પી. ની પાછળની બાજુ અને એનોડ, એકસાથે 2 મીમીના વિભાજન સાથે કેપેસિટર તરીકે કાર્ય કરે છે-અને મોટા કેપેસિટન્સ સિગ્નલને ધીમું કરે છે. એમ. સી. પી. માં સકારાત્મક ચાર્જ પાછળની બાજુના ધાતુકરણમાં સકારાત્મક ચાર્જને પ્રભાવિત કરે છે. એક હોલો ટોરસ એનોડ પ્લેટની ધારની આસપાસ તેનું સંચાલન કરે છે. ટોરસ એ ઓછી ક્ષમતા અને ટૂંકા માર્ગ વચ્ચેનું મહત્તમ સમાધાન છે અને સમાન કારણોસર, સામાન્ય રીતે આ પ્રદેશમાં કોઈ ડાઇલેક્ટ્રિક (માર્કર) મૂકવામાં આવતું નથી. ટોરસના 90° વળાંક પછી મોટા કોએક્સિયલ વેવગાઇડને જોડવું શક્ય છે. ટેપર ત્રિજ્યાને ઘટાડવાની મંજૂરી આપે છે જેથી એસ. એમ. એ. કનેક્ટરનો ઉપયોગ કરી શકાય. જગ્યા બચાવવા અને ઇમ્પિડન્સ મેચને ઓછી જટિલ બનાવવા માટે, ટેપરને ઘણીવાર એનોડ પ્લેટની પાછળની બાજુએ નાના 45° શંકુ સુધી ઘટાડવામાં આવે છે. છેલ્લા એમ. સી. પી. અને એનોડની પાછળની બાજુ વચ્ચેના લાક્ષણિક 500 વોલ્ટને સીધા પ્રિએમ્પ્લિફાયરમાં ભરી શકાતા નથી; આંતરિક અથવા બાહ્ય વાહકને ડીસી બ્લોકની જરૂર હોય છે, એટલે કે કેપેસિટર. ઘણીવાર તેને એમ. સી. પી.-એનોડ કેપેસિટન્સની સરખામણીમાં માત્ર 10 ગણી કેપેસિટન્સ માટે પસંદ કરવામાં આવે છે અને તેને પ્લેટ કેપેસિટર તરીકે લાગુ કરવામાં આવે છે. ગોળાકાર, ઇલેક્ટ્રો-પોલિશ્ડ મેટલ પ્લેટ્સ અને અલ્ટ્રા હાઇ વેક્યૂમ ડાઇલેક્ટ્રિક વિના ખૂબ જ ઉચ્ચ ક્ષેત્રની શક્તિ અને ઉચ્ચ ક્ષમતાને મંજૂરી આપે છે. કેન્દ્ર વાહક માટેનો પૂર્વગ્રહ વેવગાઇડ દ્વારા લટકતા અવરોધકો દ્વારા લાગુ કરવામાં આવે છે (જુઓ પૂર્વગ્રહ ટી). જો ડીસી બ્લોકનો ઉપયોગ બાહ્ય વાહકમાં થાય છે, તો તે વીજ પુરવઠામાં મોટા કેપેસિટર સાથે સમાંતર ગોઠવાય છે. સારી સ્ક્રીનીંગ ધારીએ તો, એકમાત્ર અવાજ રેખીય પાવર રેગ્યુલેટરના વર્તમાન અવાજને કારણે છે. કારણ કે આ એપ્લિકેશનમાં કરંટ ઓછો છે અને મોટા કેપેસિટર્સ માટે જગ્યા ઉપલબ્ધ છે, અને કારણ કે ડીસી-બ્લોક કેપેસિટર ઝડપી છે, તેથી ખૂબ ઓછો વોલ્ટેજ અવાજ શક્ય છે, જેથી નબળા એમસીપી સંકેતો પણ શોધી શકાય. કેટલીકવાર પ્રિએમ્પ્લીફાયર પોટેન્શિયલ (ઓફ ગ્રાઉન્ડ) પર હોય છે અને લો-પાવર આઇસોલેશન ટ્રાન્સફોર્મર દ્વારા તેની શક્તિ મેળવે છે અને તેના સિગ્નલને ઓપ્ટિકલી આઉટપુટ કરે છે. એમ. સી. પી. નો લાભ ખૂબ જ ઘોંઘાટીયા હોય છે, ખાસ કરીને એક કણો માટે. બે જાડા એમ. સી. પી. (> 1 મીમી) અને નાની ચેનલો (<10 માઇક્રોન) સાથે, સંતૃપ્તિ થાય છે, ખાસ કરીને ચેનલોના છેડા પર ઘણા ઇલેક્ટ્રોન ગુણાકાર થયા પછી. નીચેની સેમિકન્ડક્ટર એમ્પ્લીફાયર સાંકળના છેલ્લા તબક્કાઓ પણ સંતૃપ્તિમાં જાય છે. વિવિધ લંબાઈનો પલ્સ, પરંતુ સ્થિર ઊંચાઈ અને નીચી ઝાટકો અગ્રણી ધાર ડિજિટલ કન્વર્ટરને સમય પર મોકલવામાં આવે છે. ધ્રુજારીને સતત અપૂર્ણાંક વિભેદક દ્વારા વધુ ઘટાડી શકાય છે. તેનો અર્થ એ છે કે એમ. સી. પી. અને પ્રિએમ્પ્લીફાયરનો ઉપયોગ રેખીય પ્રદેશમાં થાય છે (સ્પેસ ચાર્જ નગણ્ય) અને પલ્સ આકાર એક જ કણમાંથી પરિવર્તનશીલ ઊંચાઈ પરંતુ નિશ્ચિત આકાર સાથે આવેગના પ્રતિભાવને કારણે હોવાનું માનવામાં આવે છે. કારણ કે એમ. સી. પી. પાસે એક નિશ્ચિત ચાર્જ હોય છે જે તેઓ તેમના જીવનમાં વધારી શકે છે, ખાસ કરીને બીજા એમ. સી. પી. માં આજીવન સમસ્યા હોય છે. એનોડ પછી પાતળા એમ. સી. પી., નીચા વોલ્ટેજ અને વધુ વોલ્ટેજને બદલે વધુ સંવેદનશીલ અને ઝડપી સેમિકન્ડક્ટર એમ્પ્લીફાયરનો ઉપયોગ કરવો મહત્વપૂર્ણ છે. (જુઓઃ સેકન્ડરી emission#Special એમ્પ્લીફાઇંગ ટ્યુબ્સ,). ઉચ્ચ ગણતરી દર અથવા ધીમા ડિટેક્ટર્સ (ફોસ્ફર સ્ક્રીન અથવા અલગ ફોટોમલ્ટીપ્લાયર સાથે એમ. સી. પી.) સાથે, કઠોળ ઓવરલેપ થાય છે. આ કિસ્સામાં, ઉચ્ચ અવરોધ (ધીમું, પરંતુ ઓછું ઘોંઘાટ) એમ્પ્લીફાયર અને એડીસીનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. એમ. સી. પી. માંથી આઉટપુટ સિગ્નલ સામાન્ય રીતે નાનું હોવાથી, થર્મલ અવાજની હાજરી એમ. સી. પી. સિગ્નલના સમય માળખાના માપનને મર્યાદિત કરે છે. ઝડપી એમ્પ્લીફિકેશન યોજનાઓ સાથે, જો કે, ખૂબ જ નીચા સિગ્નલ સ્તરો પર પણ સિગ્નલ એમ્પ્લિટ્યુડ પર મૂલ્યવાન માહિતી મેળવવી શક્ય છે, તેમ છતાં વાઇડબેન્ડ સિગ્નલોના સમય માળખાની માહિતી પર નહીં. વિલંબ લાઇન ડિટેક્ટર વિલંબ લાઇન ડિટેક્ટરમાં છેલ્લા એમ. સી. પી. અને ગ્રીડની પાછળની વચ્ચે ઇલેક્ટ્રોનને 500 ઇ. વી. સુધી વેગ આપવામાં આવે છે. પછી તેઓ 5 મીમી સુધી ઉડે છે અને 2 મીમીના વિસ્તારમાં વિખેરાઈ જાય છે. એક ગ્રીડ અનુસરે છે. દરેક તત્વનો વ્યાસ 1 મીમી હોય છે અને તેમાં સ્થિરવિદ્યુત લેન્સ હોય છે જે એલ્યુમિનિયમની ઊભેલી શીટના 30 માઇક્રોનના છિદ્રમાંથી આવતા ઇલેક્ટ્રોન પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે. તેની પાછળ, સમાન કદનો નળાકાર અનુસરે છે. ઇલેક્ટ્રોન વાદળ સિલિન્ડરમાં પ્રવેશતી વખતે 300 પી. એસ. નકારાત્મક પલ્સ અને છોડતી વખતે સકારાત્મક પલ્સ પ્રેરિત કરે છે. તે પછી બીજી શીટ, બીજો સિલિન્ડર અનુસરે છે, અને છેલ્લી શીટ અનુસરે છે. અસરકારક રીતે સિલિન્ડરોને પટ્ટાના કેન્દ્ર-વાહકમાં જોડવામાં આવે છે. શીટ્સ એક જ સ્તરમાં સ્તરો અને નજીકની રેખાઓ વચ્ચેની ક્રોસ ટોકને ઘટાડે છે, જે સિગ્નલના ફેલાવા અને રિંગિંગ તરફ દોરી જશે. આ પટ્ટાઓ તમામ નળાકારોને જોડવા માટે, દરેક નળાકારને 50 ઓહ્મ અવરોધ પ્રદાન કરવા માટે અને સ્થિતિ આધારિત વિલંબ પેદા કરવા માટે એનોડની આજુબાજુ ભટકતી રહે છે. કારણ કે પટ્ટામાં વળાંક સિગ્નલની ગુણવત્તાને પ્રતિકૂળ અસર કરે છે, તેમની સંખ્યા મર્યાદિત છે અને ઉચ્ચ રીઝોલ્યુશન માટે બહુવિધ સ્વતંત્ર પટ્ટાઓ જરૂરી છે. બંને છેડા પર મીન્ડર્સ ડિટેક્ટર ઇલેક્ટ્રોનિક્સ સાથે જોડાયેલા છે. આ ઇલેક્ટ્રોનિક્સ માપેલા વિલંબને X-(પ્રથમ સ્તર) અને Y-કોઓર્ડિનેટ્સ (બીજા સ્તર) માં રૂપાંતરિત કરે છે. કેટલીકવાર ષટ્કોણ ગ્રીડ અને 3 કોઓર્ડિનેટ્સનો ઉપયોગ થાય છે. આ અતિરેક મહત્તમ મુસાફરી અંતરને ઘટાડીને અને આમ મહત્તમ વિલંબને ઘટાડીને મૃત જગ્યા-સમયને ઘટાડે છે, જે ઝડપી માપન માટે પરવાનગી આપે છે. માઇક્રોચેનલ પ્લેટ ડિટેક્ટર લગભગ 60 ડિગ્રી સેલ્સિયસથી વધુ કામ કરતું ન હોવું જોઈએ, નહીં તો તે ઝડપથી ઘટશે, વોલ્ટેજ વિના બેકઆઉટનો કોઈ પ્રભાવ નથી. ઉપયોગના ઉદાહરણો માઇક્રોચેનલ પ્લેટોનો સામૂહિક-બજાર ઉપયોગ નાઇટ વિઝન ગોગલ્સની ઇમેજ ઇન્ટેન્સિફાયર ટ્યુબમાં છે, જે માનવ આંખને શ્યામ વાતાવરણને દૃશ્યમાન બનાવવા માટે દૃશ્યમાન અને અદ્રશ્ય પ્રકાશને વિસ્તૃત કરે છે. એનાલોગ ઓસિલોસ્કોપ (ટેકટ્રોનિક્સ 7104) માટે 1 ગીગાહર્ટ્ઝ રીઅલ-ટાઇમ ડિસ્પ્લે સીઆરટીએ છબીને વધુ તીવ્ર બનાવવા માટે ફોસ્ફર સ્ક્રીનની પાછળ મૂકવામાં આવેલી માઇક્રોચેનલ પ્લેટનો ઉપયોગ કર્યો હતો. પ્લેટ વિના, ઇલેક્ટ્રોન-ઓપ્ટિકલ ડિઝાઇનને કારણે છબી વધુ પડતી ઝાંખી પડી જશે. એમ. સી. પી. ડિટેક્ટર્સનો ઉપયોગ ઘણીવાર ભૌતિક સંશોધન માટેના સાધનોમાં થાય છે, અને તેઓ ઇલેક્ટ્રોન અને માસ સ્પેક્ટ્રોમીટર જેવા ઉપકરણોમાં મળી શકે છે. પાર્ટિકલ ડિટેક્ટર ફોટોડિટેક્ટર નાઇટ વિઝન ડિવાઇસ ઇમેજ ઇન્ટેન્સિફાયર નેનોચેનલ ગ્લાસ મટિરીયલ્સ સંદર્ભો ગ્રંથસૂચિ બાહ્ય કડીઓ માઇક્રોચેનલ પ્લેટ પ્રિન્સિપલ્સ ઓફ ઓપરેશન નાસાના ઇમેજિન ધ યુનિવર્સ માસ સ્પેક્ટ્રોમેટ્રી ઇમેજ સેન્સર લેબોરેટરી સાધનો ઓપ્ટિકલ ઉપકરણો ફોટોડિટેક્ટર ભૌતિક રસાયણશાસ્ત્ર