Microchannel plate detector
مائیکرو چینل پلیٹ (ایم سی پی) کا استعمال واحد ذرات (الیکٹرانوں، آئنوں اور نیوٹرانوں) اور فوٹونوں (بالائے بنفشی تابکاری اور ایکس رے) کا پتہ لگانے کے لیے کیا جاتا ہے۔ اس کا الیکٹران ضرب سے گہرا تعلق ہے، کیونکہ دونوں ثانوی اخراج کے ذریعے الیکٹرانوں کے ضرب سے واحد ذرات یا فوٹون کو تیز کرتے ہیں۔ چونکہ مائیکرو چینل پلیٹ ڈٹیکٹر میں بہت سے الگ الگ چینل ہوتے ہیں، اس لیے یہ مقامی ریزولوشن فراہم کر سکتا ہے۔ بنیادی ڈیزائن ایک مائیکرو چینل پلیٹ ایک سلیب ہے جو مزاحم مواد (اکثر شیشے) 0.5 سے 2 ملی میٹر موٹی ہوتی ہے جس میں چھوٹے ٹیوبوں (مائیکرو چینلز) کی باقاعدہ صف ہوتی ہے جو ایک چہرے سے دوسرے چہرے تک جاتی ہے۔ مائیکرو چینلز عام طور پر قطر میں 5-20 مائکرو میٹر ہوتے ہیں، ایک دوسرے کے متوازی ہوتے ہیں اور سطح پر ایک چھوٹے سے زاویے پر پلیٹ میں داخل ہوتے ہیں (معمول سے 8-13 °)۔ پلیٹیں اکثر گول ڈسک ہوتی ہیں، لیکن انہیں 10 ملی میٹر سے لے کر 200 ملی میٹر تک کسی بھی شکل میں کاٹا جا سکتا ہے۔ وہ مڑے ہوئے بھی ہو سکتے ہیں۔ آپریٹنگ موڈ غیر رشتہ دار توانائیوں میں، واحد ذرات عام طور پر بہت چھوٹے اثرات پیدا کرتے ہیں جو ان کا براہ راست پتہ لگانے کے قابل نہیں ہوتے ہیں۔ مائیکرو چینل پلیٹ ایک ذرہ یمپلیفائر کے طور پر کام کرتی ہے، جو ایک واحد امپینجنگ ذرہ کو الیکٹرانوں کے بادل میں بدل دیتی ہے۔ ایم سی پی کے پار ایک مضبوط برقی میدان لگانے سے، ہر انفرادی مائیکرو چینل ایک مسلسل ڈائنوڈ الیکٹران ضرب بن جاتا ہے۔ ایک ذرہ یا فوٹون جو ایک چھوٹے سے سوراخ کے ذریعے کسی چینل میں داخل ہوتا ہے، چینل کے پلیٹ کے زاویے پر ہونے کی وجہ سے چینل کی دیوار سے ٹکرانے کی ضمانت دیتا ہے۔ اثر الیکٹرانوں کا ایک جھرن شروع کرتا ہے جو چینل کے ذریعے پھیلتا ہے، برقی میدان کی طاقت اور مائیکرو چینل پلیٹ کی جیومیٹری کے لحاظ سے اصل سگنل کو شدت کے کئی آرڈرز سے بڑھاتا ہے۔ جھرن کے بعد، مائیکرو چینل کو کسی دوسرے سگنل کا پتہ لگانے سے پہلے بازیافت (یا ری چارج) ہونے میں وقت لگتا ہے۔ الیکٹران پلیٹ کے مخالف جانب چینلز سے باہر نکلتے ہیں، جہاں وہ ایک انوڈ پر جمع ہوتے ہیں۔ کچھ انوڈس کو مقامی طور پر حل شدہ آئن جمع کرنے کی اجازت دینے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے، جس سے پلیٹ پر واقع ذرات یا فوٹون کی تصویر تیار ہوتی ہے۔ اگرچہ بہت سے معاملات میں جمع کرنے والا انوڈ پتہ لگانے والے عنصر کے طور پر کام کرتا ہے، ایم سی پی کو خود بھی پتہ لگانے والے کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے۔ الیکٹران جھرن کے ذریعے پیدا ہونے والی پلیٹ کے خارج ہونے اور دوبارہ چارج ہونے کو پلیٹ پر لگائے گئے ہائی وولٹیج سے الگ کیا جا سکتا ہے اور ماپا جا سکتا ہے، تاکہ براہ راست کسی ایک ذرہ یا فوٹون سے مطابقت رکھنے والا سگنل تیار کیا جا سکے۔ ایم سی پی کا فائدہ بہت شور ہوتا ہے، جس کا مطلب ہے کہ یکے بعد دیگرے پائے جانے والے دو ایک جیسے ذرات اکثر بے حد مختلف سگنل طول و عرض پیدا کرتے ہیں۔ چوٹی کی اونچائی میں تغیر کے نتیجے میں آنے والے عارضی جھٹک کو مستقل فریکشن ڈسکریمینیٹر کا استعمال کرکے ہٹایا جا سکتا ہے۔ اس طرح استعمال کیا جاتا ہے، ایم سی پیز اعلی ریزولوشن کے ساتھ ذرہ آمد کے اوقات کی پیمائش کرنے کی صلاحیت رکھتے ہیں، جس سے وہ ماس سپیکٹرومیٹرز کے لیے مثالی ڈٹیکٹر بن جاتے ہیں۔ شیورون ایم سی پی زیادہ تر جدید ایم سی پی ڈٹیکٹر زاویہ چینلز کے ساتھ دو مائیکرو چینل پلیٹوں پر مشتمل ہوتے ہیں، جو ایک دوسرے سے 180 ڈگری گھومتے ہیں-ایک اتلی شیورون (وی جیسی) شکل پیدا کرتے ہیں۔ شیورون ایم سی پی میں، پہلی پلیٹ سے باہر نکلنے والے الیکٹران اگلی پلیٹ میں جھرن شروع کرتے ہیں۔ چینلز کے درمیان کا زاویہ ڈیوائس میں آئن فیڈ بیک کو کم کرتا ہے، ساتھ ہی سیدھے چینل ایم سی پی کے مقابلے میں دیئے گئے وولٹیج پر نمایاں طور پر زیادہ فائدہ پیدا کرتا ہے۔ دونوں ایم سی پیز کو یا تو مقامی ریزولوشن کو برقرار رکھنے کے لیے ایک ساتھ دبایا جا سکتا ہے، یا متعدد چینلز پر چارج پھیلانے کے لیے ان کے درمیان ایک چھوٹا سا فاصلہ رکھا جا سکتا ہے، جس سے فائدہ میں مزید اضافہ ہوتا ہے۔ زیڈ اسٹیک ایم سی پی یہ تین مائیکرو چینل پلیٹوں کی اسمبلی ہے جس میں چینل زیڈ کی شکل میں منسلک ہوتے ہیں۔ سنگل ایم سی پیز میں 10,000 (40 ڈی بی) تک کا فائدہ ہو سکتا ہے لیکن یہ نظام 10 ملین (70 ڈی بی) سے زیادہ کا فائدہ فراہم کر سکتا ہے۔ ڈٹیکٹر ایک بیرونی وولٹیج ڈیوائڈر کا استعمال ایکسلریشن آپٹکس (الیکٹران کا پتہ لگانے کے لیے)، ہر ایم سی پی، ایم سی پیز کے درمیان فرق، آخری ایم سی پی کے پچھلے حصے، اور کلیکٹر (انوڈ) پر 100 وولٹ لگانے کے لیے کیا جاتا ہے۔ آخری وولٹیج الیکٹرانوں کی پرواز کا وقت طے کرتا ہے اور اس طرح نبض کی چوڑائی۔ اینوڈ ایک 0.4 ملی میٹر موٹی پلیٹ ہے جس کا کنارہ 0.2 ملی میٹر رداس ہے تاکہ میدان کی زیادہ طاقت سے بچا جا سکے۔ یہ ایم سی پی کے فعال علاقے کا احاطہ کرنے کے لیے کافی بڑا ہے، کیونکہ آخری ایم سی پی کا پچھلا حصہ، اور انوڈ، مل کر 2 ملی میٹر کی علیحدگی کے ساتھ ایک کیپسیٹر کے طور پر کام کرتے ہیں-اور بڑی کیپسیٹنس سگنل کو سست کر دیتی ہے۔ ایم سی پی میں مثبت چارج بیک سائیڈ میٹلائزیشن میں مثبت چارج کو متاثر کرتا ہے۔ ایک کھوکھلا ٹورس انوڈ پلیٹ کے کنارے کے ارد گرد اس کا انعقاد کرتا ہے۔ ٹورس کم صلاحیت اور مختصر راستے کے درمیان بہترین سمجھوتہ ہے اور اسی طرح کی وجوہات کی بناء پر، عام طور پر اس خطے میں کوئی ڈائی الیکٹرک (مارکر) نہیں رکھا جاتا ہے۔ ٹورس کے 90 ڈگری موڑ کے بعد ایک بڑے کوایکسیل ویو گائیڈ کو منسلک کرنا ممکن ہے۔ ٹیپر رداس کو کم سے کم کرنے کی اجازت دیتا ہے تاکہ ایس ایم اے کنیکٹر استعمال کیا جا سکے۔ جگہ بچانے اور امپیڈینس میچ کو کم اہم بنانے کے لیے، ٹیپر کو اکثر انوڈ پلیٹ کے پچھلے حصے پر ایک چھوٹے سے 45 ڈگری شنک تک کم کر دیا جاتا ہے۔ آخری ایم سی پی اور انوڈ کے پچھلے حصے کے درمیان عام 500 وولٹ کو براہ راست پری امپلیفائر میں نہیں ڈالا جا سکتا ؛ اندرونی یا بیرونی کنڈکٹر کو ڈی سی بلاک یعنی کیپسیٹر کی ضرورت ہوتی ہے۔ اکثر اسے ایم سی پی-انوڈ کیپسیٹنس کے مقابلے میں صرف 10 گنا کیپسیٹنس کے لیے منتخب کیا جاتا ہے اور اسے پلیٹ کیپسیٹر کے طور پر لاگو کیا جاتا ہے۔ گول، برقی پالش شدہ دھاتی پلیٹیں اور الٹرا ہائی ویکیوم ڈائی الیکٹرک کے بغیر بہت زیادہ فیلڈ کی طاقت اور اعلی صلاحیت کی اجازت دیتے ہیں۔ سینٹر کنڈکٹر کے لیے تعصب ویو گائیڈ کے ذریعے لٹکنے والے مزاحموں کے ذریعے لگایا جاتا ہے (بائیس ٹی دیکھیں)۔ اگر ڈی سی بلاک بیرونی کنڈکٹر میں استعمال ہوتا ہے، تو اسے بجلی کی فراہمی میں بڑے کیپسیٹر کے متوازی طور پر منسلک کیا جاتا ہے۔ اچھی اسکریننگ کو فرض کرتے ہوئے، صرف شور لکیری پاور ریگولیٹر کے موجودہ شور کی وجہ سے ہوتا ہے۔ کیونکہ اس ایپلی کیشن میں کرنٹ کم ہے اور بڑے کیپسیٹرز کے لیے جگہ دستیاب ہے، اور چونکہ ڈی سی بلاک کیپسیٹر تیز ہے، اس لیے بہت کم وولٹیج شور ممکن ہے، تاکہ کمزور ایم سی پی سگنلز کا بھی پتہ لگایا جا سکے۔ بعض اوقات پری امپلیفائر پوٹینشل (آف گراؤنڈ) پر ہوتا ہے اور کم طاقت والے آئسولیشن ٹرانسفارمر کے ذریعے اپنی طاقت حاصل کرتا ہے اور اپنے سگنل کو آپٹیکل طور پر آؤٹ پٹ کرتا ہے۔ ایم سی پی کا فائدہ بہت شور والا ہوتا ہے، خاص طور پر واحد ذرات کے لیے۔ دو موٹے ایم سی پیز (> 1 ملی میٹر) اور چھوٹے چینلز (<10 مائیکرو میٹر) کے ساتھ، سنترپتی ہوتی ہے، خاص طور پر بہت سے الیکٹران ضرب کے بعد چینلز کے سروں پر۔ مندرجہ ذیل سیمی کنڈکٹر ایمپلیفائر چین کے آخری مراحل بھی سیچوریشن میں جاتے ہیں۔ مختلف لمبائی کی ایک نبض، لیکن مستحکم اونچائی اور ایک کم جٹر لیڈنگ ایج ڈیجیٹل کنورٹر کو ٹائم پر بھیجا جاتا ہے۔ جٹر کو مستقل فریکشن ڈسکریمینیٹر کے ذریعے مزید کم کیا جا سکتا ہے۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ ایم سی پی اور پری امپلیفائر لکیری ریجن (سپیس چارج نہ ہونے کے برابر) میں استعمال ہوتے ہیں اور نبض کی شکل ایک واحد ذرہ سے متغیر اونچائی لیکن مقررہ شکل کے ساتھ امپلس رسپانس کی وجہ سے سمجھی جاتی ہے۔ چونکہ ایم سی پیز کے پاس ایک مقررہ چارج ہوتا ہے جسے وہ اپنی زندگی میں بڑھا سکتے ہیں، خاص طور پر دوسرے ایم سی پیز کے پاس زندگی بھر کا مسئلہ ہوتا ہے۔ اینوڈ کے بعد پتلی ایم سی پیز، کم وولٹیج اور زیادہ وولٹیج کے بجائے زیادہ حساس اور تیز سیمی کنڈکٹر یمپلیفائرز کا استعمال کرنا ضروری ہے۔ (دیکھیں: ثانوی emission#Special امپلیفائنگ ٹیوبیں،)۔ زیادہ گنتی کی شرحوں یا سست ڈٹیکٹرز (فاسفور اسکرین یا مجرد فوٹو ملٹی پلیئرز کے ساتھ ایم سی پیز) کے ساتھ، دالوں کا اوورلیپ ہوتا ہے۔ اس صورت میں، ایک اعلی رکاوٹ (سست، لیکن کم شور) یمپلیفائر اور ایک اے ڈی سی استعمال کیا جاتا ہے۔ چونکہ ایم سی پی سے آؤٹ پٹ سگنل عام طور پر چھوٹا ہوتا ہے، تھرمل شور کی موجودگی ایم سی پی سگنل کے ٹائم اسٹرکچر کی پیمائش کو محدود کرتی ہے۔ تیز رفتار امپلیفکیشن اسکیموں کے ساتھ، تاہم، بہت کم سگنل کی سطحوں پر بھی سگنل کے طول و عرض کے بارے میں قیمتی معلومات حاصل کرنا ممکن ہے، لیکن وائڈ بینڈ سگنلز کی وقت کی ساخت کی معلومات پر نہیں۔ تاخیر لائن ڈٹیکٹر میں الیکٹرانوں کو آخری ایم سی پی اور گرڈ کے پچھلے حصے کے درمیان 500 ای وی تک تیز کیا جاتا ہے۔ اس کے بعد وہ 5 ملی میٹر تک اڑتے ہیں اور 2 ملی میٹر کے رقبے پر منتشر ہوتے ہیں۔ ایک گرڈ آگے آتا ہے۔ ہر عنصر کا قطر 1 ملی میٹر ہوتا ہے اور یہ ایک الیکٹروسٹیٹک لینس پر مشتمل ہوتا ہے جو ایلومینیم کی گراؤنڈ شیٹ کے 30 مائیکرو میٹر سوراخ کے ذریعے آنے والے الیکٹرانوں پر توجہ مرکوز کرتا ہے۔ اس کے پیچھے اسی سائز کا ایک سلنڈر آتا ہے۔ الیکٹران کلاؤڈ سلنڈر میں داخل ہونے پر 300 پی ایس منفی پلس اور جانے پر مثبت پلس پیدا کرتا ہے۔ اس کے بعد ایک اور شیٹ، دوسرا سلنڈر آتا ہے، اور ایک آخری شیٹ آتی ہے۔ مؤثر طریقے سے سلنڈروں کو سٹرائپ لائن کے سینٹر کنڈکٹر میں ملا دیا جاتا ہے۔ شیٹس ایک ہی پرت میں تہوں اور ملحقہ لائنوں کے درمیان کراس ٹاک کو کم کرتی ہیں، جو سگنل کے منتشر ہونے اور بجنے کا باعث بنتی ہیں۔ یہ سٹرپ لائنز تمام سلنڈروں کو جوڑنے کے لیے انوڈ کے پار گھومتی ہیں، ہر سلنڈر کو 50 ω امپیڈینس پیش کرتی ہیں، اور پوزیشن پر منحصر تاخیر پیدا کرتی ہیں۔ کیونکہ سٹرپ لائن میں موڑ سگنل کے معیار کو بری طرح متاثر کرتے ہیں ان کی تعداد محدود ہے اور اعلی ریزولوشن کے لیے متعدد آزاد سٹرپ لائنز کی ضرورت ہوتی ہے۔ دونوں سروں پر مینڈرز ڈٹیکٹر الیکٹرانکس سے جڑے ہوتے ہیں۔ یہ الیکٹرانکس ناپی گئی تاخیر کو ایکس-(پہلی پرت) اور وائی-کوآرڈینیٹس (دوسری پرت) میں تبدیل کرتے ہیں۔ بعض اوقات ایک ہیکساگونل گرڈ اور 3 نقاط استعمال کیے جاتے ہیں۔ یہ بے کار پن زیادہ سے زیادہ سفر کے فاصلے کو کم کرکے ڈیڈ اسپیس ٹائم کو کم کرتا ہے اور اس طرح زیادہ سے زیادہ تاخیر، تیز پیمائش کی اجازت دیتا ہے۔ مائیکرو چینل پلیٹ ڈیٹیکٹر کو تقریبا 60 ڈگری سیلسیس سے زیادہ کام نہیں کرنا چاہیے، بصورت دیگر یہ تیزی سے خراب ہو جائے گا، وولٹیج کے بغیر بیک آؤٹ کا کوئی اثر نہیں ہوتا ہے۔ استعمال کی مثالیں مائیکرو چینل پلیٹوں کا بڑے پیمانے پر بازار میں استعمال نائٹ ویژن چشموں کی امیج انٹیسیفایر ٹیوبوں میں ہوتا ہے، جو تاریک ماحول کو انسانی آنکھ کو دکھائی دینے کے لیے مرئی اور پوشیدہ روشنی کو بڑھاتے ہیں۔ ایک اینالاگ آسیلوسکوپ (ٹیکٹرونکس 7104) کے لیے 1 گیگا ہرٹز ریئل ٹائم ڈسپلے سی آر ٹی نے تصویر کو تیز کرنے کے لیے فاسفورس اسکرین کے پیچھے رکھی گئی مائیکرو چینل پلیٹ کا استعمال کیا۔ پلیٹ کے بغیر، الیکٹران آپٹیکل ڈیزائن کی وجہ سے تصویر بہت زیادہ مدھم ہوگی۔ ایم سی پی ڈٹیکٹر اکثر جسمانی تحقیق کے آلات میں استعمال ہوتے ہیں، اور وہ الیکٹران اور ماس سپیکٹرومیٹر جیسے آلات میں پائے جا سکتے ہیں۔ پارٹیکل ڈیٹیکٹر فوٹو ڈیٹیکٹر نائٹ ویژن ڈیوائس امیج انٹیسیفایر نینو چینل گلاس میٹریل حوالہ جات ببلیوگرافی بیرونی لنکس مائیکرو چینل پلیٹ اصول آپریشن ناسا کے تصور کائنات ماس سپیکٹرومیٹری امیج سینسرز لیبارٹری کا سامان آپٹیکل ڈیوائسز فوٹو ڈیٹیکٹرز فزیکل کیمسٹری