中科院高能所举行HERD特种像增强器研制四方合作协议签字仪式

宇宙线亦称为宇宙射线，是来自外太空的带电高能次原子粒子。它们可能会产生二次粒子穿透地球的大气层和表面。射线这个名词源自于曾被认为是电磁辐射的历史。主要的初级宇宙射线(来自深太空与大气层撞击的粒子)成分在地球上一般都是稳定的粒子，像是质子、原子核、或电子。但是，有非常少的比例是稳定的反物质粒子，像是正电子或反质子，这剩余的小部分是研究的活跃领域。

12月上旬，中科院高能所举行了中国空间站科学实验——空间高能宇宙辐射探测设施(HERD)特种像增强器研制四方合作协议签字仪式。

HERD是由高能所牵头提出的下一代空间天文和粒子天体物理实验。HERD将宇宙线直接观测能量上限提升至“膝区”，对用于量能器读出的增强相机系统提出了超大动态范围、极高灵敏度、长寿命、低串扰、快响应等多项特种需求。四家单位将利用各自的技术优势，联合开展HERD特种像增强器的研制。

像增强器是能够把亮度很低的光学图像变为足够亮度的像的真空光电管，由于它结构上与变像管相似，而且两者常常一起使用，所以通称他们为像管。它是微光探测器的一种﹐由安装在高真空管壳内的光电阴极﹑电子透镜(有静电聚焦和磁聚焦两种)和荧光屏三部分组成。它的工作原理是将投射在光阴极上的光学图像转变成电子像﹐电子透镜将电子像聚焦并加速投射到荧光屏上产生增强的像﹐然后用照相方法记录下来。

单级像增强器亮度增益为50～100倍。几个单级管串接成的多级像增强器﹐亮度增益可达几千倍至几十万倍。用五级像增强器拍摄昴星团的照片表明﹐曝光时间为普通照相法的千分之一。单级一般为每毫米80～100线对﹐多级像管则为每毫米20～50线对。由于普通照相底片在红外光谱区灵敏度极低﹐采用具有对红外光敏感的光电阴极的像管﹐可获得巨大增益。

像增强器的种类繁多并且按发展历程划分为若干“代”。第一代像增强器不采用MCP，其增益常小于100倍。第二代像增强器采用MCP进行电子倍增，分近贴聚焦和倒像式两种，由于几何畸变和体积等原因，故MCP倒像式增强器较小。采用单级MCP的像增强器的辐射增益约为10，而采用3级MCP的像增强器的辐射增益可超过10。

紫外像增强器一般为MCP近贴聚焦型结构，主要有阴极、MCP增强级及荧光屏等部分组成，是可获得二维分布或图像的一类光电真空器件，可以完成紫外辐射图像的增强及到空间图像的转换，具有高分辨率、高灵敏度的优点。

入射辐射透过像增强器光窗照射光阴极时，由于光电反射效应而产生光电子，在光阴极和MCP输入面(MCP-入)之间的电场作用下， 光电子加速并分别进入MCP的通道，经过逐级倍增形成大量次级电子，然后经输出端面(MCP-出)和荧光屏的几千伏电压加速后轰击荧光屏，引起荧光材料发光，在荧光屏上形成二维图像，输入光学图像因此被增强并按高斯分布经电子聚焦显示输出在荧光屏上，实现对紫外目标图像的探测。光电子数目与入射辐射的强度成正比图像每点的亮度与光阴极上对应的光强度成正比。

像增强器由3个基本部分组成：

1、是光电变换部分，即光电阴极，它可以使不可见光图像或亮度很低的光学图像，变成光电子发射图像;

2、是电子光学部分，即电子透镜，有电聚焦和磁聚焦两种形式，它可以使光电阴极发射出来的光电子图像，在保持相对分布不变的情况下进行加速;

3、是电光变换部分，即荧光屏，它可以使打到它上面的电子图像变成可见光图像。

光电阴极使不可见的亮度很低的辐射图像转换成电子图像。像管中常用的光电阴极有4种：银氧铯光电阴极、单碱和多碱光电阴极、各种紫外光电阴极，以及灵敏度高、响应波长范围宽的负电子亲合势(NEA)光电阴极。

电子光学系统对电子施加很强的电场，使电子获得能量，因而能将光电阴极发出的电子束加速并聚焦成像在荧光屏上，从而实现图像亮度的增强，使荧光屏发射出强得多的光能。电子光学系统有两种形式，即静电系统和电磁复合系统。前者靠静电场的加速和聚焦作用来完成，后者靠静电场的加速和磁场的聚焦作用来共同完成。

荧光屏的作用是在高速电子的轰击下将电子图像转换成可见光图像。一般要求荧光屏不仅应具有高的转换效率，而且屏的发射光谱要同人眼或与之耦合的下级光电阴极的吸收光谱一致。

通常在电子入射的一边镀上铝层。这样可以引走荧光屏上积累的负电荷，同时避免光反馈，增加发射光的输出。