TT001-MCP真空探測(cè)器

先鋒科技（香港）股份有限公司 TT001

MCP（Micro Channel Plate，微通道板）是二維的真空電子放大器件。廣義而言，MCP屬于比較傳統(tǒng)的真空電子產(chǎn)品，但其獨(dú)特的高增益、快響應(yīng)、低噪聲特性，使得在微弱光、射線/粒子探測(cè)領(lǐng)域仍舊是不可替代的重要器件。
基于MCP的探測(cè)器大致上分為兩類，一類是具備光電陰極的像增強(qiáng)器或快速光電倍增管，一類是無(wú)光電陰極、MCP直接響應(yīng)入射粒子的真空探測(cè)器。本文主要介紹真空MCP探測(cè)器，這一類探測(cè)器廣泛用于極紫外 - 軟X射線波段的光子和帶電粒子的流強(qiáng)、成像以及計(jì)數(shù)探測(cè)。

一、微通道板（MCP）簡(jiǎn)介

圖1 微通道板（MCP）結(jié)構(gòu)示意圖

1.1 MCP的結(jié)構(gòu)和原理

如圖1所示，MCP由很多個(gè)排列在一起的微通道（通常是玻璃）構(gòu)成。微通道內(nèi)壁涂有二次電子發(fā)射材料。MCP兩端加以直流高壓，在通道內(nèi)形成靜電場(chǎng)；低電位一端（輸入端）入射的帶電粒子或光子能夠在管壁上激發(fā)多個(gè)二次電子；這些二次電子在靜電場(chǎng)作用下加速，轟擊管壁后產(chǎn)生更多的電子。如此往復(fù)，形成電子的雪崩效應(yīng)，輸入的信號(hào)得以放大，在微通道的輸出端形成大量電子出射。
從原理上看，MCP的每個(gè)通道相當(dāng)于連續(xù)分布倍增級(jí)的電子倍增器。由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，MCP有一些獨(dú)特的特性。

圖2 MCP的外觀

1.2 MCP的主要特性和參數(shù)

·孔徑(pore size)與孔間距(pitch)：通常MCP的孔徑在10um量級(jí)，而孔間距則比孔徑略大。孔間距越小，空間分辨率越高（通常MCP類探測(cè)器的空間分辨率主要限制因素不是MCP孔間距）。孔間距和孔徑確定了MCP探測(cè)面的占空比。如10 - 12（孔徑10um，間距12um）的MCP占空比為63%。一般而言小口徑(<40mm有效探測(cè)面）MCP的孔徑也較小，大口徑（>75mm有效探測(cè)面）MCP的孔徑也交大。
·縱橫比(aspect ratio)：縱橫比是MCP的一個(gè)重要參數(shù)，它是指MCP微通道孔長(zhǎng)度和孔徑的比。通常有40:1, 60:1，也有達(dá)到80:1及以上的。縱橫比越大，增益越高，但時(shí)間響應(yīng)會(huì)受到一定的影響。
·有效口徑：從10mm - 150mm，MCP可提供多種口徑。先鋒科技代理的英國(guó)Photek公司為目前提供商品化大口徑MCP探測(cè)器的廠商。
·增益：單級(jí)MCP一般可提供10³的增益；MCP級(jí)聯(lián)可獲得更高增益（雙極10⁶，三級(jí)10^7-8。
·傾角與級(jí)聯(lián)：為入射電子有效的轟擊MCP的側(cè)壁，微通道通常并與MCP端面法線同向，而是有一個(gè)5-15度范圍的夾角。將兩片MCP級(jí)聯(lián)時(shí)，它們的微通道通常成“V”字型級(jí)聯(lián)(chevron stack)排布，而三級(jí)聯(lián)的MCP通常采用“Z”字型級(jí)聯(lián)。
·鍍層：MCP兩端面通常鍍金屬薄膜以導(dǎo)電；部分特殊的鍍膜（如金、碘化銫等）可以擴(kuò)展響應(yīng)的范圍。
·高壓與阻抗：通常一級(jí)MCP需要的高壓為1kV左右，增益隨高壓是非線性增加的，所以MCP對(duì)高壓的穩(wěn)定性和低噪聲要求較高；單級(jí)MCP的直流阻抗通常是在百兆歐量級(jí)，電流（功率）消耗很小。
·真空要求：MCP是電真空器件，要求處在超高真空環(huán)境（<10^-4Pa)環(huán)境中才能施加直流偏壓。

1.3 MCP的響應(yīng)范圍

用于真空的MCP一般直接面向待測(cè)射線，或在輸入面有特殊鍍膜以擴(kuò)展響應(yīng)范圍。典型的響應(yīng)范圍如圖3。

圖3 MCP的響應(yīng)范圍

對(duì)于約5eV - 1.2keV 的光子和帶電粒子，空白的MCP有很好的響應(yīng)；可以通過(guò)鍍膜來(lái)擴(kuò)展響應(yīng)波長(zhǎng)。
因?yàn)镸CP的原理是微通道內(nèi)二次電子的激發(fā)和倍增，所以MCP對(duì)一般的中性粒子響應(yīng)不好（但空白MCP對(duì)MeV的中子可以響應(yīng)）。探測(cè)中性粒子時(shí)，可以使其帶電，或者用閃爍體轉(zhuǎn)換為光子。
空白的MCP幾乎不響應(yīng)可見(jiàn)光，這在某些實(shí)驗(yàn)環(huán)境（如激光產(chǎn)生X射線）是有利的。

1.4 MCP探測(cè)器的優(yōu)勢(shì)

·高速度：電子在微通道板內(nèi)的渡越時(shí)間為百皮秒量級(jí)，而渡越時(shí)間的抖動(dòng)更是遠(yuǎn)小于納秒。和PMT類探測(cè)器相比，MCP探測(cè)器的響應(yīng)時(shí)間快1 ～2個(gè)數(shù)量級(jí)；而固體（半導(dǎo)體）探測(cè)器要達(dá)到亞納秒的響應(yīng)時(shí)間，其管芯尺度會(huì)非常小。
·低噪聲/高靈敏度：在1cm²面積上，每秒鐘只有2-3個(gè)暗計(jì)數(shù)；而高增益使得探測(cè)器輸出足夠大的電流/發(fā)光，足可克服后續(xù)收集系統(tǒng)的本地噪聲。
·抗干擾：相對(duì)于PMT，MCP受磁場(chǎng)的影響非常小，通常不需要磁屏蔽。
·靈活性：MCP是二維電子放大器件，通過(guò)不同的配置可以實(shí)現(xiàn)成像，大面積單點(diǎn)探測(cè)，位置及時(shí)間分辨的計(jì)數(shù)，多點(diǎn)并行讀出等；針對(duì)一些特殊應(yīng)用，MCP甚至可以切割成方形、六邊形等形狀，方便拼接。

二、信號(hào)拾取及讀出

微通道板本身只是對(duì)電子進(jìn)行倍增放大的器件，它吸收輸入的帶電粒子或光子，輸出倍增以后的電流（電子云）。為獲取實(shí)驗(yàn)結(jié)果，需要將輸出的電子經(jīng)過(guò)拾取或轉(zhuǎn)換后，形成能夠拍攝、記錄或計(jì)數(shù)的信號(hào)。
因此，對(duì)于一個(gè)特定目的的MCP真空探測(cè)器，信號(hào)拾取和讀出是非常重要的部分。通常會(huì)需要一個(gè)陽(yáng)極用來(lái)拾取電子云信號(hào)，陽(yáng)極與MCP輸出端之間有一定間距并加有高壓。一般而言有幾種類型的陽(yáng)極：
·熒光屏：受高能電子轟擊后會(huì)發(fā)光，從而形成可見(jiàn)光的圖像；
·金屬導(dǎo)電陽(yáng)極：直接拾取電流，用于粒子流強(qiáng)的分析或計(jì)數(shù)；
·位置敏感陽(yáng)極：如阻性陽(yáng)極或延遲線等，通過(guò)多通道讀出，在獲取信號(hào)強(qiáng)度的同時(shí)分析電子云的位置；
·多陽(yáng)極：多個(gè)相互隔離的金屬陽(yáng)極，支持多點(diǎn)實(shí)時(shí)的信號(hào)采集。

圖4采用熒光屏成像的MCP探測(cè)器結(jié)構(gòu)示意

MCP放大輸出的電子云經(jīng)過(guò)陽(yáng)極轉(zhuǎn)換或拾取之后，尚需要讀出和信號(hào)處理、記錄，常用的有幾類部件：
·CCD/CMOS相機(jī)：通過(guò)透鏡或光纖錐，將熒光屏上的像傳遞到圖像芯片上，并傳輸至電腦處理；
·示波器、A/D轉(zhuǎn)換或計(jì)數(shù)器：主要用于讀出陽(yáng)極電流信號(hào)。入射流強(qiáng)較大時(shí)，可得到連續(xù)的電流，經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)為數(shù)字信號(hào)或經(jīng)過(guò)示波器顯示，從而得到信號(hào)隨時(shí)間變化的特性；信號(hào)微弱時(shí)，采用閾值鑒別的方法進(jìn)行計(jì)數(shù)；
·位置分辨數(shù)據(jù)處理：對(duì)位置敏感陽(yáng)極的信號(hào)進(jìn)行高速處理，得到事件的位置、到達(dá)時(shí)間以及計(jì)數(shù)率；
·多通道并行處理：用于多陽(yáng)極探測(cè)器。

2.1 熒光屏及其讀出

用于成像目的的MCP探測(cè)器一般采用熒光屏作為陽(yáng)極。熒光屏在數(shù)個(gè)keV的高能電子轟擊下會(huì)發(fā)射可見(jiàn)光，經(jīng)過(guò)相機(jī)拍攝后形成圖像型號(hào)。

圖5成像型MCP真空探測(cè)器的輸入（左圖）與輸出（熒光屏，右圖）

熒光屏所使用的材料，有P20、P43、P46、P47等多種。通常主要依據(jù)信號(hào)的重復(fù)頻率來(lái)選擇。P43具備較好的發(fā)光效率，其發(fā)光波長(zhǎng)（550nm）正位于一般CCD相機(jī)感光效率高的區(qū)域，因此是*常用的熒光屏；但P43的熒光衰減時(shí)間約1.2ms，故不適合幀率>500fps的成像；快速熒光屏中*常用的是P46，其發(fā)光效率月為P43的1/4，但余輝時(shí)間僅為300ns。
一般熒光屏相對(duì)于MCP輸出的高壓會(huì)高達(dá)5kV以上。
熒光屏可以鍍?cè)诓ＡТ捌希摯捌瑫r(shí)起到真空密封的作用。也可以鍍?cè)诠饫w錐面板窗片上，這樣像可以傳遞到窗片外側(cè)，以便后續(xù)再通過(guò)光纖錐與成像傳感器連接。
Photek 公司可根據(jù)用戶的需求提供各種材質(zhì)的熒光屏鍍膜，并提供透鏡耦合/光纖錐耦合方式。

根據(jù)具體的應(yīng)用，光學(xué)耦合及CCD/CMOS相機(jī)的選擇可以有多種方式：

·光纖錐耦合與透鏡耦合：光纖錐的優(yōu)點(diǎn)是效率高，像畸變小；缺點(diǎn)是信號(hào)強(qiáng)度均勻性會(huì)受到一定的影響，另外光纖錐耦合需要后端相機(jī)芯片上已經(jīng)粘好光纖面板輸入，故相機(jī)的選擇受到一定的局限；透鏡耦合結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，放大倍率靈活可調(diào)，比較適合大縮放比的情景，透鏡耦合效率低于光纖錐耦合，而分辨率、成像質(zhì)量取決于透鏡的質(zhì)量。透鏡耦合可以設(shè)計(jì)成90度轉(zhuǎn)折光路，當(dāng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)有穿透性非常高的粒子（如中子、高能光子）時(shí)，這種設(shè)計(jì)有助于保護(hù)后續(xù)相機(jī)及電子線路免受輻射損傷。
即使探測(cè)器本身選配了光纖錐輸出，仍舊可以采用透鏡來(lái)作像傳遞。

·CCD或CMOS相機(jī)的選擇：由于MCP本身有較大的增益，一般信號(hào)探測(cè)可采用普通的科研級(jí)CCD/CMOS相機(jī)，根據(jù)所需要的分辨率及幀速選擇；較為微弱的、需要長(zhǎng)時(shí)間積分的信號(hào)，可選擇制冷型CCD相機(jī)；對(duì)探測(cè)動(dòng)態(tài)范圍有需求時(shí)，建議使用sCMOS相機(jī)；如果工作在單光子計(jì)數(shù)模式，可以選擇常規(guī)的CMOS相機(jī)。

·單光子計(jì)數(shù)模式：針對(duì)極微弱的信號(hào)，CCD/CMOS相機(jī)可工作在單光子計(jì)數(shù)模式，單光子計(jì)數(shù)模式需要前端采用二級(jí)連或以上（>1E6增益）的MCP。在單光子計(jì)數(shù)模式時(shí)，相機(jī)持續(xù)以固定幀率或接受外觸發(fā)同步采集信號(hào)，MCP探測(cè)到的單粒子事件會(huì)在圖像上形成分立的斑點(diǎn)；軟件計(jì)算每個(gè)斑點(diǎn)的總強(qiáng)度和強(qiáng)度重心，超過(guò)一定閾值的被認(rèn)為是單個(gè)粒子事件，其重心位置對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)計(jì)數(shù)值加1。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間、多幀疊加后，還原圖像。
采用相機(jī)進(jìn)行單光子探測(cè)無(wú)法進(jìn)行高速的時(shí)間分辨（時(shí)間分辨取決于相機(jī)的幀率），但其統(tǒng)計(jì)的方式可以實(shí)現(xiàn)非常低的噪聲，同時(shí)因?yàn)閱瘟Ｗ邮录目臻g坐標(biāo)采用統(tǒng)計(jì)重心的方式，其空間分辨率可以非常高，達(dá)到CCD芯片的水平。
Photek提供成像或粒子計(jì)數(shù)的成套系統(tǒng)，包括MCP探測(cè)器、光學(xué)耦合、相機(jī)和軟件。

2.2 金屬陽(yáng)極輸出（真空PMT）

如果在MCP輸出端之后放置金屬陽(yáng)極，并施加高壓，電子云會(huì)到達(dá)陽(yáng)極并可以形成電流輸出，電流強(qiáng)度正比于輸入信號(hào)的強(qiáng)度。電流可通過(guò)示波器、A/D轉(zhuǎn)換器采集，或者（信號(hào)極微弱，只能產(chǎn)生分立的單粒子峰時(shí)）經(jīng)鑒別器、計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。
這類探測(cè)器具備超快的時(shí)間響應(yīng)（小口徑探測(cè)器可達(dá)到<100ps的上升沿，100ps左右的FWPM脈沖響應(yīng)），非常適合做TOF（Time Of Fly，時(shí)間飛行）譜儀的探測(cè)器，因此也常稱作TOF探測(cè)器。
除了MCP本身的電子渡越時(shí)間展寬之外，電子云在MCP和陽(yáng)極之間的飛行以及電流形成有時(shí)會(huì)對(duì)脈沖形狀（尤其是后沿）造成影響。經(jīng)過(guò)特殊設(shè)計(jì)的陽(yáng)極形狀（如錐形陽(yáng)極）可以減輕這種效應(yīng)。Photek可根據(jù)用戶的需求設(shè)計(jì)不同形狀的陽(yáng)極板。

圖6采用錐形陽(yáng)極的MCP探測(cè)器

如果對(duì)輸入面的電位無(wú)要求（例如，光子探測(cè)），陽(yáng)極直接接地有助于方便的拾取電流信號(hào)。但在很多場(chǎng)合下MCP輸入面需要零電位，這樣陽(yáng)極相對(duì)于地就有數(shù)千伏的高壓，后續(xù)信號(hào)拾取時(shí)需要采用隔直電容：隔直電容需要耐高壓、容量和取樣電阻需要精心設(shè)計(jì)以確保對(duì)快速信號(hào)的通過(guò)帶寬，而且一旦電容失效就會(huì)立刻擊穿后續(xù)電路。Photek可配置隔離陽(yáng)極，將電流取樣和陽(yáng)極極板絕緣，確保響應(yīng)速度，同時(shí)免去用戶設(shè)計(jì)隔直電路的煩惱和風(fēng)險(xiǎn)。

2.3 空間分辨陽(yáng)極

MCP本身是二維（成像）器件，采用熒光屏+相機(jī)讀出可以獲得圖像，但是其時(shí)間分辨由相機(jī)決定；而采用導(dǎo)電陽(yáng)極可以獲得超快的信號(hào)（<100ps響應(yīng)），卻喪失了空間分辨能力。通過(guò)采用特殊的陽(yáng)極結(jié)構(gòu)，如阻性陽(yáng)極(resistive sea anode) 或者延遲線(delay line)，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)高速度的時(shí)間、空間分辨。

圖7 阻性陽(yáng)極的空間分辨原理

阻性陽(yáng)極為具備特定形狀及非零電阻的陽(yáng)極板，如圖7所示。通過(guò)四個(gè)端角上取樣的電流脈沖的比率來(lái)計(jì)算信號(hào)在MCP板上的位置，同時(shí)具備實(shí)時(shí)響應(yīng)的特征。

圖8 延遲線（Delay Line)示意圖

而延遲線則通過(guò)兩組密切排布的、排布方向互相垂直的導(dǎo)線作為陽(yáng)極；兩組導(dǎo)線的四個(gè)端點(diǎn)拾取的信號(hào)的時(shí)間可以獲知事件發(fā)生的位置和時(shí)間。
需要注意的是這類探測(cè)器（阻性陽(yáng)極與延遲線）通常工作在單粒子計(jì)數(shù)模式，如果在短時(shí)間（如<5ns）內(nèi)有兩個(gè)信號(hào)同時(shí)抵達(dá)MCP的不同位置，則位置反演會(huì)給出錯(cuò)誤的結(jié)果。當(dāng)然，對(duì)于點(diǎn)源的跟蹤，這類探測(cè)器也可工作在模擬、連續(xù)輸出的模式。
Photek提供阻性陽(yáng)極和延遲線探測(cè)器，以及探測(cè)系統(tǒng)（包括探測(cè)器、快電子線路、計(jì)數(shù)軟件），可以實(shí)現(xiàn)<5ns的時(shí)間分辨率和512×512水平的空間分辨率。

2.4 多陽(yáng)極探測(cè)器

采用多個(gè)相互絕緣的金屬陽(yáng)極，這樣可以輸出每個(gè)金屬陽(yáng)極探測(cè)到的電子信號(hào)，實(shí)現(xiàn)位置分辨、超快時(shí)間分辨的探測(cè)。其結(jié)構(gòu)如圖8所示。

圖9 多陽(yáng)極探測(cè)器的結(jié)構(gòu)示意

陽(yáng)極個(gè)數(shù)可以達(dá)到64×64甚至更多，陽(yáng)極之間的間距可達(dá)亞毫米水平，每個(gè)陽(yáng)極的響應(yīng)時(shí)間可快至百微秒。這類探測(cè)器能夠?qū)崿F(xiàn)亞納秒信號(hào)的二維多通道同時(shí)采集。
每個(gè)通道需要一路單獨(dú)的讀出電路，因此這類探測(cè)器成本較高。電路可通過(guò)MEMS方式集成在探測(cè)器上，也可以外置。
針對(duì)某些特殊應(yīng)用，探測(cè)器可以做成方形的，方便擴(kuò)展探測(cè)面積和通道數(shù)目。
Photek 公司提供多陽(yáng)極MCP探測(cè)器以及包括電子線路的探測(cè)系統(tǒng)。

三、真空MCP探測(cè)器的電壓配置以及門(mén)控

MCP每一級(jí)需要約1kV的高壓；熒光屏相對(duì)與MCP輸出面需要約5kV的高壓以使電子具備較高的能量有效激發(fā)熒光；陽(yáng)極板通常則相對(duì)于MCP輸出處在200V左右的高電位。

3.1 電壓配置簡(jiǎn)介

如圖10所示的一個(gè)典型的MCP影像探測(cè)器（采用熒光屏輸出），各極間相對(duì)電壓的幅度一般為：
Vout = Vin + 2000V;
Vscreen = Vout + 5000V = Vin + 7000V

圖10 一個(gè)典型MCP探測(cè)器的電壓配置

當(dāng)探測(cè)的粒子為電中性（如光子）時(shí)，比較方便的是熒光屏（或陽(yáng)極）接地，此時(shí)Vscreen = 0, Vout = -5kV, Vin = -7kV
而探測(cè)帶電粒子時(shí)，則需要對(duì)各級(jí)電壓小心配置。因?yàn)榱Ｗ釉匆话闶橇汶娢坏模绻鸐CP輸入端為負(fù)高壓，陽(yáng)離子會(huì)被加速，從而使得飛行時(shí)間不能正確反映粒子的初始動(dòng)能；電子和陰離子會(huì)被減速，導(dǎo)致動(dòng)能變化甚至不能到達(dá)探測(cè)面。
因此帶電粒子探測(cè)時(shí)通常MCP輸入面接地。
有的實(shí)驗(yàn)需要過(guò)濾某種電性的粒子，如MCP輸入面接負(fù)高壓從而禁止低能電子到達(dá)探測(cè)面，而又不希望該負(fù)電勢(shì)導(dǎo)致探測(cè)的陽(yáng)離子動(dòng)能增加，可以在靠近MCP輸入面前端加金屬柵網(wǎng)，該柵網(wǎng)可以接地以確保粒子在飛行過(guò)程中動(dòng)能不變，而MCP輸入面相對(duì)于柵網(wǎng)的電勢(shì)可以阻擋某種電性的粒子。由于柵網(wǎng)和MCP很接近，不會(huì)對(duì)待測(cè)粒子的飛行時(shí)間造成影響。
Photek公司可根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要，設(shè)計(jì)不同的電壓配置：陽(yáng)極接地，輸入接地，輸入浮地，柵網(wǎng)等等配置。

3.2 高壓電源選擇

MCP的增益隨電壓增加是非線性增加的，因此需要高穩(wěn)定性、低噪聲的高壓電源。
通常有兩類高壓電源可供選擇：

·直流高壓變換模塊：這類模塊可以將輸入直流電壓（如+5V）變換成多路高壓輸出，供MCP、熒光屏/陽(yáng)極使用；另提供一路或多路控制電壓輸入來(lái)在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)輸出電壓。這類電源體積小、使用靈活，但通常無(wú)法自動(dòng)控制，需要手動(dòng)控制。使用時(shí)需注意采用高品質(zhì)的直流穩(wěn)壓電源，或采用電池供電。
· 臺(tái)式高壓電源：如果空間允許，真空類MCP探測(cè)器建議配置臺(tái)式高壓電源。Photek提供的DPS電源可提供1-5路高壓輸出、手動(dòng)及程控的高壓電源，可限定每級(jí)電壓，電壓控制為各級(jí)聯(lián)動(dòng)，保證各級(jí)的電位差絕不超限，使用非常安全。

圖11 Photek DPS3 高壓電源

3.3 門(mén)控

通過(guò)對(duì)MCP施加脈沖的高壓，可以實(shí)現(xiàn)控制MCP的導(dǎo)通和關(guān)斷。MCP的門(mén)控可用于時(shí)間分辨（切片）的應(yīng)用。
對(duì)MCP的門(mén)控需要快速的高壓（1kV）脈沖，目前*快的水平約在10ns左右。多級(jí)MCP聯(lián)用時(shí)，只針對(duì)其中一級(jí)使用門(mén)控即可。

圖12 Photek GM-MAG 8ns 1kV 高壓門(mén)控

四、使用注意事項(xiàng)

MCP是高電壓、高增益的真空電子放大器器件，在使用和存儲(chǔ)方面需要一定的防護(hù)和注意，以免造成人身傷害或器件損壞。

4.1 高壓防護(hù)

·電氣防護(hù)：確保真空探測(cè)器MCP部分的裸露電極之間距離正常，沒(méi)有彎折、過(guò)近；裝配進(jìn)真空系統(tǒng)時(shí)確保探測(cè)器真空內(nèi)部分距離其他金屬件之間有足夠的空間；如需自行連接高壓線纜，請(qǐng)采用耐壓足夠的線纜和高壓專用連接頭。無(wú)論任何情況，高壓導(dǎo)線/觸點(diǎn)/接頭不得位于人能夠接觸到的環(huán)境下。
·高壓電源：如使用模塊式直流升壓器，應(yīng)確保其直流供電（包括調(diào)節(jié)電壓）穩(wěn)定、可靠、噪聲起伏低；接入之前請(qǐng)務(wù)必用準(zhǔn)確的電壓表測(cè)量供電電壓是否準(zhǔn)確。
·電磁場(chǎng)干擾防護(hù)：模塊式直流升壓器高度依賴直流供電的穩(wěn)定性，強(qiáng)電磁干擾可能導(dǎo)致輸出過(guò)高電壓擊穿MCP。因此在強(qiáng)電磁環(huán)境使用時(shí)，升壓模塊需要做好電磁屏蔽。
·從低到高：施加高壓時(shí)應(yīng)從低到高逐漸加壓；增益電壓達(dá)到信噪比良好的程度即可，非必要不要使用*高限壓。任何一級(jí)不可超過(guò)限壓。

4.2 真空要求

·真空度：必須在 < 1E-4 Pa 的環(huán)境下才能給MCP施加電壓，并探測(cè)信號(hào)。如果相互作用的主要靶場(chǎng)不能滿足此要求，需要在MCP前面加配分子泵，并在主真空系統(tǒng)與MCP之間增加真空差分。測(cè)量真空度的硅管盡量靠近MCP而遠(yuǎn)離分子泵口，以免造成誤判。

4.3 避免飽和：

飽和將對(duì)MCP的全部或局部造成不可逆的損傷。局部的損傷將導(dǎo)致部分區(qū)域MCP失去響應(yīng)，并降低MCP的直流電阻；到一定程度后會(huì)擊穿放電，*終損壞MCP。
MCP探測(cè)器一般用于微弱信號(hào)的測(cè)試，在使用時(shí)增益應(yīng)逐漸上調(diào)，適可而止，同時(shí)要防止系統(tǒng)中意外的高強(qiáng)度信號(hào)。

4.4 防潮：

MCP的材質(zhì)特殊，吸收空氣中的水分后，因?yàn)榕蛎洸痪苋菀壮霈F(xiàn)裂紋導(dǎo)致報(bào)廢。因此MCP在使用、存儲(chǔ)過(guò)程中需密切注意防潮：
· 初次使用安裝：真空MCP探測(cè)器出廠時(shí)一般都有盲蓋密封，并留有帶氣閥的抽氣接口。拆裝組件以前需準(zhǔn)備無(wú)水的高純氮?dú)馄浚◣p壓閥），將氣瓶通過(guò)管道與探測(cè)器抽氣口聯(lián)通，打開(kāi)抽氣閥緩慢注入氮?dú)庵敝烈粋€(gè)大氣壓；然后才能拆除探測(cè)器真空盲蓋，并在短時(shí)間內(nèi)裝配到真空實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的法蘭上，并盡快將實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)抽真空。
·實(shí)驗(yàn)間歇：確保探測(cè)器盡可能的處于高真空環(huán)境中。如實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)需要近場(chǎng)放氣，建議在MCP探測(cè)器腔室和實(shí)驗(yàn)腔室之間增加隔離閥。
·長(zhǎng)時(shí)間存儲(chǔ)：如長(zhǎng)時(shí)間不使用MCP探測(cè)器，從真空系統(tǒng)上拆除后盡快蓋上盲板，抽真空并關(guān)閉放氣閥，將探測(cè)器至于陰涼、干燥、清潔的環(huán)境中存放。

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