Microchannel plate detector
एक माइक्रो चैनल प्लेट (एम. सी. पी.) का उपयोग एकल कणों (इलेक्ट्रॉनों, आयनों और न्यूट्रॉन) और फोटॉनों (पराबैंगनी विकिरण और एक्स-रे) का पता लगाने के लिए किया जाता है। यह एक इलेक्ट्रॉन गुणक से निकटता से संबंधित है, क्योंकि दोनों ही द्वितीयक उत्सर्जन के माध्यम से इलेक्ट्रॉनों के गुणन द्वारा एकल कणों या फोटॉनों को तीव्र करते हैं। क्योंकि एक माइक्रो चैनल प्लेट डिटेक्टर में कई अलग-अलग चैनल होते हैं, यह स्थानिक संकल्प प्रदान कर सकता है। एक माइक्रो चैनल प्लेट प्रतिरोधी सामग्री (अक्सर कांच) 0.50 से 2 मिमी मोटी छोटी ट्यूबों (माइक्रो चैनलों) की एक नियमित सरणी के साथ बनाई गई एक स्लैब है जो एक चेहरे से दूसरे चेहरे तक जाती है। माइक्रोकैनल आम तौर पर व्यास में 5-20 माइक्रोमीटर होते हैं, एक दूसरे के समानांतर होते हैं और सतह पर एक छोटे से कोण पर प्लेट में प्रवेश करते हैं (सामान्य से 8-13 °)। प्लेटें अक्सर गोल डिस्क होती हैं, लेकिन इन्हें 10 मिमी से लेकर 200 मिमी तक के आकार में काटा जा सकता है। वे घुमावदार भी हो सकते हैं। ऑपरेटिंग मोड गैर-सापेक्ष ऊर्जाओं में, एकल कण आम तौर पर अपने प्रत्यक्ष पहचान को सक्षम करने के लिए बहुत कम प्रभाव पैदा करते हैं। माइक्रो चैनल प्लेट एक कण प्रवर्धक के रूप में कार्य करती है, जो एक एकल अवरोधक कण को इलेक्ट्रॉनों के बादल में बदल देती है। एम. सी. पी. पर एक मजबूत विद्युत क्षेत्र लागू करने से, प्रत्येक व्यक्तिगत माइक्रो चैनल एक निरंतर-डायनोड इलेक्ट्रॉन गुणक बन जाता है। एक कण या फोटॉन जो एक छोटे से छिद्र के माध्यम से चैनलों में से एक में प्रवेश करता है, चैनल की दीवार से टकराने की गारंटी है, क्योंकि चैनल प्लेट के कोण पर है। प्रभाव इलेक्ट्रॉनों का एक झरना शुरू करता है जो चैनल के माध्यम से फैलता है, विद्युत क्षेत्र की ताकत और माइक्रो चैनल प्लेट की ज्यामिति के आधार पर मूल संकेत को परिमाण के कई क्रम से बढ़ाता है। कैस्केड के बाद, माइक्रो चैनल को किसी अन्य संकेत का पता लगाने से पहले ठीक होने (या रिचार्ज करने) में समय लगता है। इलेक्ट्रान प्लेट के विपरीत दिशा में चैनलों से बाहर निकलते हैं, जहाँ उन्हें एक एनोड पर एकत्र किया जाता है। कुछ एनोड को स्थानिक रूप से हल किए गए आयन संग्रह की अनुमति देने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जिससे प्लेट पर कणों या फोटॉनों की एक छवि का उत्पादन होता है। हालाँकि कई मामलों में संग्रहक एनोड पता लगाने वाले तत्व के रूप में कार्य करता है, एम. सी. पी. का उपयोग स्वयं एक डिटेक्टर के रूप में भी किया जा सकता है। इलेक्ट्रॉन कैस्केड द्वारा उत्पादित प्लेट के निर्वहन और पुनर्भरण को प्लेट पर लागू उच्च वोल्टेज से अलग किया जा सकता है और मापा जा सकता है, ताकि सीधे एकल कण या फोटॉन के अनुरूप संकेत का उत्पादन किया जा सके। एम. सी. पी. का लाभ बहुत शोर है, जिसका अर्थ है कि एक के बाद एक पाए जाने वाले दो समान कण अक्सर बेतहाशा अलग-अलग संकेत परिमाण का उत्पादन करेंगे। शिखर ऊंचाई भिन्नता के परिणामस्वरूप होने वाले अस्थायी झटके को एक स्थिर अंश विभेदक का उपयोग करके हटाया जा सकता है। इस प्रकार नियोजित, एम. सी. पी. उच्च संकल्प के साथ कणों के आगमन के समय को मापने में सक्षम हैं, जिससे वे द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमीटर के लिए आदर्श डिटेक्टर बन जाते हैं। शेवरॉन एम. सी. पी. अधिकांश आधुनिक एम. सी. पी. डिटेक्टरों में कोण वाले चैनलों के साथ दो माइक्रो चैनल प्लेटें होती हैं, जो एक दूसरे से 180 डिग्री घूमती हैं-एक उथले शेवरॉन (वी-जैसे) आकार का उत्पादन करती हैं। एक शेवरॉन एम. सी. पी. में, पहली प्लेट से बाहर निकलने वाले इलेक्ट्रॉन अगली प्लेट में कैस्केड शुरू करते हैं। चैनलों के बीच का कोण उपकरण में आयन प्रतिक्रिया को कम करता है, साथ ही एक सीधे चैनल एम. सी. पी. की तुलना में दिए गए वोल्टेज पर काफी अधिक लाभ पैदा करता है। दोनों एम. सी. पी. को या तो स्थानिक संकल्प को संरक्षित करने के लिए एक साथ दबाया जा सकता है, या कई चैनलों में चार्ज फैलाने के लिए उनके बीच एक छोटा सा अंतर हो सकता है, जो आगे लाभ को बढ़ाता है। जेड स्टैक एम. सी. पी. यह जेड आकार में संरेखित चैनलों के साथ तीन माइक्रो चैनल प्लेटों का एक संयोजन है। एकल एम. सी. पी. में 10,000 (40 डी. बी.) तक का लाभ हो सकता है लेकिन यह प्रणाली 10 मिलियन (70 डी. बी.) से अधिक का लाभ प्रदान कर सकती है। डिटेक्टर एक बाहरी वोल्टेज डिवाइडर का उपयोग त्वरण प्रकाशिकी (इलेक्ट्रॉन का पता लगाने के लिए), प्रत्येक एम. सी. पी., एम. सी. पी. के बीच का अंतर, अंतिम एम. सी. पी. के पीछे की ओर और कलेक्टर (एनोड) में 100 वोल्ट लगाने के लिए किया जाता है। अंतिम वोल्टेज इलेक्ट्रॉनों की उड़ान का समय निर्धारित करता है और इस तरह, पल्स-चौड़ाई। एनोड एक 0.40 मिमी मोटी प्लेट है जिसका किनारा 0.20 मिमी त्रिज्या का होता है ताकि क्षेत्र की उच्च ताकत से बचा जा सके। यह एम. सी. पी. के सक्रिय क्षेत्र को कवर करने के लिए काफी बड़ा है, क्योंकि अंतिम एम. सी. पी. के पीछे की ओर, और एनोड, एक साथ 2 मिमी पृथक्करण के साथ एक संधारित्र के रूप में कार्य करते हैं-और बड़ी धारिता संकेत को धीमा कर देती है। एम. सी. पी. में धनात्मक आवेश पीछे की ओर धातुकरण में धनात्मक आवेश को प्रभावित करता है। एक खोखला टोरस इसे एनोड प्लेट के किनारे के आसपास संचालित करता है। एक टोरस कम धारिता और छोटे मार्ग के बीच इष्टतम समझौता है और इसी तरह के कारणों से, आमतौर पर इस क्षेत्र में कोई परावैद्युत (मार्कर) नहीं रखा जाता है। टोरस के 90° मोड़ के बाद एक बड़े समाक्षीय वेवगाइड को संलग्न करना संभव है। एक टेपर त्रिज्या को कम करने की अनुमति देता है ताकि एक एस. एम. ए. कनेक्टर का उपयोग किया जा सके। जगह बचाने और प्रतिबाधा मिलान को कम महत्वपूर्ण बनाने के लिए, टेपर को अक्सर एनोड प्लेट के पीछे की ओर एक छोटे से 45° शंकु तक कम कर दिया जाता है। अंतिम एम. सी. पी. और एनोड के पीछे की ओर के बीच के विशिष्ट 500 वोल्ट को सीधे प्री-एम्पलीफायर में नहीं डाला जा सकता है; आंतरिक या बाहरी कंडक्टर को एक डी. सी. ब्लॉक, यानी एक संधारित्र की आवश्यकता होती है। अक्सर इसे एम. सी. पी.-एनोड धारिता की तुलना में केवल 10 गुना धारिता के लिए चुना जाता है और इसे प्लेट संधारित्र के रूप में लागू किया जाता है। गोल, विद्युत-पॉलिश धातु की प्लेटें और अति उच्च निर्वात एक अस्तरक के बिना बहुत उच्च क्षेत्र शक्ति और उच्च धारिता की अनुमति देते हैं। केंद्र चालक के लिए पूर्वाग्रह को वेवगाइड के माध्यम से लटकने वाले प्रतिरोधकों के माध्यम से लागू किया जाता है (पूर्वाग्रह टी देखें)। यदि डीसी ब्लॉक का उपयोग बाहरी चालक में किया जाता है, तो इसे बिजली आपूर्ति में बड़े संधारित्र के समानांतर संरेखित किया जाता है। अच्छी जाँच को मानते हुए, एकमात्र शोर रैखिक शक्ति नियामक से वर्तमान शोर के कारण होता है। क्योंकि इस अनुप्रयोग में धारा कम है और बड़े संधारित्रों के लिए जगह उपलब्ध है, और क्योंकि डीसी-ब्लॉक संधारित्र तेज है, इसलिए बहुत कम वोल्टेज शोर होना संभव है, ताकि कमजोर एमसीपी संकेतों का भी पता लगाया जा सके। कभी-कभी प्री-एम्पलीफायर एक क्षमता (ऑफ ग्राउंड) पर होता है और कम-शक्ति वाले अलगाव ट्रांसफॉर्मर के माध्यम से अपनी शक्ति प्राप्त करता है और अपने संकेत को ऑप्टिकल रूप से आउटपुट करता है। एम. सी. पी. का लाभ बहुत शोर है, विशेष रूप से एकल कणों के लिए। दो मोटे एमसीपी (> 1 मिमी) और छोटे चैनलों (<10 माइक्रोन) के साथ, संतृप्ति होती है, विशेष रूप से चैनलों के सिरों पर कई इलेक्ट्रॉन गुणा होने के बाद। निम्नलिखित अर्धचालक प्रवर्धक श्रृंखला के अंतिम चरण भी संतृप्ति में जाते हैं। अलग-अलग लंबाई की एक नाड़ी, लेकिन स्थिर ऊंचाई और एक कम झटके वाले अग्रणी किनारे को डिजिटल कनवर्टर को समय पर भेजा जाता है। एक स्थिर अंश विभेदक के माध्यम से घबराहट को और कम किया जा सकता है। इसका मतलब है कि एम. सी. पी. और प्री-एम्पलीफायर का उपयोग रैखिक क्षेत्र (स्पेस चार्ज नगण्य) में किया जाता है और पल्स के आकार को एक कण से परिवर्तनीय ऊंचाई लेकिन निश्चित आकार के साथ एक आवेग प्रतिक्रिया के कारण माना जाता है। क्योंकि एम. सी. पी. में एक निश्चित शुल्क होता है जिसे वे अपने जीवन में बढ़ा सकते हैं, विशेष रूप से दूसरे एम. सी. पी. में जीवन भर की समस्या होती है। एनोड के बाद पतले एम. सी. पी., कम वोल्टेज और अधिक वोल्टेज के बजाय अधिक संवेदनशील और तेज अर्धचालक एम्पलीफायरों का उपयोग करना महत्वपूर्ण है। (देखिएः माध्यमिक emission#Special प्रवर्धित नलिकाएँ,)। उच्च गणना दर या धीमी डिटेक्टर (फॉस्फर स्क्रीन या असतत फोटोमल्टीप्लायर के साथ एम. सी. पी.) के साथ, दालें ओवरलैप होती हैं। इस मामले में, एक उच्च प्रतिबाधा (धीमी, लेकिन कम शोर) एम्पलीफायर और एक एडीसी का उपयोग किया जाता है। चूँकि एम. सी. पी. से आउटपुट संकेत आम तौर पर छोटा होता है, थर्मल शोर की उपस्थिति एम. सी. पी. संकेत की समय संरचना के माप को सीमित करती है। हालाँकि, तेज़ प्रवर्धन योजनाओं के साथ, बहुत कम संकेत स्तरों पर भी संकेत आयाम पर मूल्यवान जानकारी प्राप्त करना संभव है, फिर भी वाइडबैंड संकेतों की समय संरचना जानकारी पर नहीं। विलंब लाइन डिटेक्टर एक विलंब लाइन डिटेक्टर में इलेक्ट्रॉनों को अंतिम एम. सी. पी. और एक ग्रिड के पीछे के बीच 500 ई. वी. तक त्वरित किया जाता है। फिर वे 5 मि. मी. तक उड़ते हैं और 2 मि. मी. के क्षेत्र में फैले होते हैं। एक ग्रिड का अनुसरण करता है। प्रत्येक तत्व का व्यास 1 मिमी होता है और इसमें एक इलेक्ट्रोस्टैटिक लेंस होता है जो एल्यूमीनियम की एक ग्राउंडेड शीट के 30 माइक्रोन के छेद के माध्यम से आने वाले इलेक्ट्रॉनों को केंद्रित करता है। उसके पीछे, उसी आकार का एक सिलेंडर आता है। इलेक्ट्रॉन बादल बेलन में प्रवेश करते समय 300 पी. एस. नकारात्मक स्पंद को प्रेरित करता है और छोड़ते समय सकारात्मक स्पंद को प्रेरित करता है। उसके बाद एक और शीट, एक दूसरा सिलेंडर आता है, और एक अंतिम शीट आती है। प्रभावी रूप से सिलेंडरों को एक स्ट्राइपलाइन के केंद्र-चालक में फ्यूज किया जाता है। शीट एक ही परत में परतों और आसन्न रेखाओं के बीच क्रॉस टॉक को कम करती है, जिससे संकेत फैलता है और बजता है। ये पट्टियाँ सभी सिलेंडरों को जोड़ने के लिए एनोड के पार घूमती हैं, प्रत्येक सिलेंडर को 50 ω प्रतिबाधा प्रदान करने के लिए, और स्थिति पर निर्भर देरी उत्पन्न करने के लिए। क्योंकि पट्टिका में मोड़ संकेत की गुणवत्ता को प्रतिकूल रूप से प्रभावित करते हैं, उनकी संख्या सीमित है और उच्च संकल्प के लिए कई स्वतंत्र पट्टियों की आवश्यकता होती है। दोनों छोरों पर घुमावदार यंत्र डिटेक्टर इलेक्ट्रॉनिक्स से जुड़े होते हैं। ये इलेक्ट्रॉनिक्स मापी गई देरी को एक्स-(पहली परत) और वाई-निर्देशांक (दूसरी परत) में परिवर्तित करते हैं। कभी-कभी एक षट्कोणीय ग्रिड और 3 निर्देशांक का उपयोग किया जाता है। यह अतिरेक अधिकतम यात्रा दूरी को कम करके और इस प्रकार अधिकतम देरी को कम करके मृत स्थान-समय को कम करता है, जिससे तेजी से माप की अनुमति मिलती है। माइक्रो चैनल प्लेट डिटेक्टर को लगभग 60 डिग्री सेल्सियस पर काम नहीं करना चाहिए, अन्यथा यह तेजी से खराब हो जाएगा, बिना वोल्टेज के बेकआउट का कोई प्रभाव नहीं पड़ता है। उपयोग के उदाहरण माइक्रो चैनल प्लेटों का बड़े पैमाने पर बाजार में उपयोग रात्रि दृष्टि चश्मे की छवि गहनता ट्यूबों में होता है, जो मानव आंख को अंधेरे परिवेश को दिखाई देने के लिए दृश्यमान और अदृश्य प्रकाश को बढ़ाते हैं। एक एनालॉग ऑसिलोस्कोप (टेकट्रोनिक्स 7104) के लिए एक 1 गीगाहर्ट्ज़ रियल-टाइम डिस्प्ले सी. आर. टी. ने छवि को तेज करने के लिए फॉस्फोर स्क्रीन के पीछे रखी एक माइक्रो चैनल प्लेट का उपयोग किया। प्लेट के बिना, इलेक्ट्रॉन-ऑप्टिकल डिजाइन के कारण छवि अत्यधिक मंद हो जाएगी। एम. सी. पी. डिटेक्टरों को अक्सर भौतिक अनुसंधान के लिए उपकरणों में नियोजित किया जाता है, और वे इलेक्ट्रॉन और मास स्पेक्ट्रोमीटर जैसे उपकरणों में पाए जा सकते हैं। पार्टिकल डिटेक्टर फोटोडिटेक्टर नाइट विजन डिवाइस इमेज इंटेन्सिफायर नैनो चैनल ग्लास मैटेरियल्स संदर्भ ग्रंथ सूची बाहरी लिंक माइक्रो चैनल प्लेट ऑपरेशन के सिद्धांत नासा के इमेजिन द यूनिवर्स मास स्पेक्ट्रोमेट्री इमेज सेंसर प्रयोगशाला उपकरण ऑप्टिकल डिवाइस फोटोडिटेक्टर भौतिक रसायन विज्ञान