优化远紫外光子计数成像探测器性能：分辨率与计数率的 trade-off

本文主要探讨了远紫外（FUV）光子计数成像探测器在高计数率和高空间分辨率需求下的性能优化。研究者针对FUV成像光谱仪的应用特点，开发了一种新型的二维光子计数成像探测器原型机。该探测器的核心组成部分包括工作在脉冲计数模式下的微通道板（MCP）堆，以及具有楔条形（WSA）感应电荷位置灵敏阳极的设计。WSA阳极的性能对探测器的分辨率有着关键影响，其分辨率主要取决于前端模拟电路的信噪比，信噪比受整形放大器整形时间的影响显著。整形时间越长，信噪比提高，但会导致模拟电路输出的计数率降低。 实验中，研究人员对整形时间分别设定为0.25、0.5、1、2和4微秒，进行了分辨率和计数率的测量。结果显示，该探测器在不同整形时间下，分辨率范围在3到9线对每毫米（lp/mm），而最高计数率则在11至105千次每秒（kcounts/s）。经过评估，只有0.5微秒的整形时间放大器能够满足FUV成像光谱仪对于高分辨率（至少3 lp/mm）和高计数率（至少11 kcounts/s）的要求。 这项研究的重要性在于，它提供了优化光子计数探测器设计的方法，尤其是在FUV波段，这对于精确的科学观测，如天体物理学中的紫外线研究，以及工业应用如紫外成像检测等都具有实际意义。通过调整和优化电路设计，能够在保证性能的同时，减小器件尺寸和功耗，从而推动了远紫外光子计数成像技术的发展。未来的研究可能进一步探索更高效的信号处理策略，以实现更高的性能指标，提升整体系统的效能。