Инд. авторы:	Иванов В.Я.
Заглавие:	Численное моделирование быстрых фотодетекторов большой площади
Библ. ссылка:	Иванов В.Я. Численное моделирование быстрых фотодетекторов большой площади // Вестник Санкт-Петербургского университета. Серия 10. Прикладная математика. Информатика. Процессы управления. - 2011. - № 4. - С.14-31. - ISSN 1811-9905.
Внешние системы:	РИНЦ: 17036882;
Реферат:	rus: Дан обзор современных достижений в области моделирования и экспериментальных исследований микроканальных усилителей для различных областей применений. Приведено описание полуаналитических, численных моделей и программы MCS (Monte Carlo Simulator) для расчетов фотодетекторов пикосекундного разрешения в трехмерном приближении. Эти модели включают моделирование свойств микроканальных усилителей, новых перспективных материалов и технологий для многослойных покрытий в микроканальных пластинах. eng: Many complex physical effects (fringe fields, saturation, emission properties of compaund materials and space charge relaxation) have been taken into account in modeling a new generation of photodetectors based on micro channel plates. The results of numerical simulations have good agreement with experimental data and publication of other authors.
Ключевые слова:	моделирование; Микроканальная пластина; фотодетектор; Monte Catlo methods; modeling; Microchannel plate; photodetector; методы Монте Карло;
Издано:	2011
Физ. характеристика:	с.14-31
Цитирование:	1. Laprade B. N. Development of an ultrasmall-pore microchannel plate for space sciences application//Proc. SPIE. 2008. 1996. P. 72-85. 2. Siegmund O. W. Microchannel plate imaging detector technologies for UV instriments//URL: www.stsci.edu/stsci/meetings/space_detectors/ossyrew.htm. 3. Tremsin A. S., Mildner F. R., Feller W. B., Downing R. G. Very Compact High Performance Microchannel Plate Thermal Neutron Collimators//IEEE Nuclear Science Symp. and Medical Imaging Conf. Portland, Oregon, Oct. 2003. P. 1143-1147. 4. Tremsin A. S. Efficiency optimization of microchannel plate neutron imaging detectors//Nuclear Instruments and Methods A. 1988. Vol. 539(1-2). P. 278-311. 5. Coeck S., Beck M., Delaure B. E. a. Microchannel plate responce to high-intensity ion bunches//Nuclear Instruments and Methods A. 2006. Vol. 557. P. 516-522. 6. Kolousek G., Adlassnig K.-P., Bogl K. E. a. An Overview of CADIAG-4: A Medical Diagnostic and Therapeutic Consultation System//Proc. Annu. Symp. Comput. Appl. Med. Care, Oct. 28-Nov. 1, 1995. New Orlean, Louisiana, 1995. P. 963-966. 7. Shimanskaya А. V., Evdokimov V. N. Effect of parameters of multidyne screen system on image quality//Sov. J. Opt. Technol. July 1985. Vol. 52, N 7. P. 393-394. 8. Hoenderken T. H., Hagen C. W., Barth J. E. e. a. Influence of the microchannel plate and anode gap parameters on the spatial resolution of an image intensifier//J. Vac. Sci. Technol. B. May/June 2001. Vol. 19, N 3. P. 843-850. 9. Кравчук Г. С., Петрова И. Р., Сень Ю. В. и др. Оптимизация параметров электроннооптических систем с каналовым усилением яркости//Оптико-механическая промышленность. 1988. Вып. 7. С. 19-20. 10. Петрова И. Р., Флегонтов Ю. А. Исследование характеристик каналового умножителя при усилении электронного потока в присутствии магнитного поля//Оптико-механическая промышленность. 1988. Вып. 4. С. 16-19. 11. Кравчук Г. С., Леонов Н. Б., Сень Ю. В., Тютиков А.М. Физические причины формирования cетки на электронном изображении МКП и методика исследования явления//Оптико-механическая промышленность. 1988. Вып. 5. С. 6-9. 12. Tremsin A. S., Lockwood H. F., Beulieu D. R. e. a. 3D microscopic model of electron amplification in microchannel amplifiers for maskless lithography//Physics Procedia. 2008. Vol. 1. P. 565-572. 13. Shiltsev V. New possibilities for beam-beam and space-charge compensation: MCP gun and electron columns//Proc. PAC07. Albuquerque, New Mexico, USA. 2007. P. 1159-1160. 14. Guest A. J. Un mod`ele math ematique pour l' etude par ordinateur du fonctionnement d'une galette de microcanaux//Acta Electronica. 1971. Vol. 14, N 1. P. 79-97. 15. Guest A. J. Modeling microchannel plate performance in thin flat CRTs//SID Proc. April 1989. Vol. 29, N 3. P. 193-196. 16. Wiza J. L. Microchannel plate detectors//Nuclear Instruments and Methods A. 1979. Vol. 162. P. 587-601. 17. Eberhardt E. H. Gain model for microchannel plates//Applied Optics. May 1979. Vol. 18, N 9. P. 1418-1423. 18. Грунтман М. А. Координатно-чувствительные детекторы на основе микроканальных пластин (обзор)//Приборы и техника эксперимента. 1984. Вып. 1. С. 14-29. 19. Достижения в технике передачи и воспроизведения изображений/под ред. Б. Койдана; пер. с англ. под ред. Н. И. Богатикова. М.: Мир, Т. 1. 1978. 335 с. (Advanced in image picking and dysplay. Vol. 1) 20. Giudicotti L. Analytical, stady-state model of gain saturation in channel electron multipliers//Nuclear Instruments and Methods A. 2002. Vol. 480. P. 670-679. 21. Shimanskaya A. Computational modeling of stochastic processes in electron amplifiers//J. of Computational Electronics. 2010. Vol. 9. P. 93-102. 22. Ivanov V. The Code "Micro Channel Plate Simulator". User's Guide. Muons, Inc., 2009//URL: http://www.muonsinc.com. 23. Choi Y. S., Kim J. M. Monte Carlo Simulations for Tilted-Channel Electron Multipliers//IEEE Trans. Electron Devices. June 2000. Vol. 47, N 6. P. 1293-1296. 24. Shikhalev P. M, Ducote J. L., Xu T., Molloi S. Quantum efficiency of the MCP Detector: Monte Carlo Calculations//IEEE Trans Nucl. Sci. October 2005. Vol. 52, N 5. P. 1257-1262. 25. Tutikov A. M.,Flegontov Yu. A., Evdokimov V. N., Shimanskaya A. V. Optimization of channel multiplier in terms of noise factor//Sov. J. Opt. Technol. July 1991. Vol. 58, N 7. P. 392-395. 26. Chung M. S., Everhart T. E. Simple calculation of energy distribution of low-energy secondary electrons emitted from metals under electron bombardment//J. of Applied Physics. February 1974. Vol. 45, N 2. P. 707-709. 27. Бронштейн И. М., Евдокимов А. В., Стожаров В. М., Тютиков А. М. Распределение по углам вылета и энергии электронов, рассеянных полупроводниковыми стеклами//Радиотехника и электроника. 1978. T. 23, № 6. С. 1315-1317. 28. Чуйко Г., Якобсон А. М. Основные характеристики обогащенного свинцом стекла, как материала для вторично-электронных умножителей с непрерывным динодом//Радиотехника и электроника. 1966. T. 11, № 9. C. 1682-1685. 29. Ito M., Kume H., Oba K. Computer analysis of the timing properties in micro channel plate photomultiplier tubes//IEEE Transactions on Nuclear Sciences. February 1984. Vol. NS-31, N 1. P. 408-410. 30. Lye R. G., Dekker A. J. Theory of Secondary Emission//Phys. Review. August 1957. Vol. 107, N 4. P. 977-851. 31. Agarwal B. K. Variation of Secondary Emission with Primary Electron Energy//Proc. of Physical Society. 1958. Vol. 71, N 5. P. 851-852. 32. Rodney J., Vaughan M. A New Formula for Secondary Emission Yield//IEEE Transactions on Electric Devices. September 1989. Vol. 36, N 9. P. 1963-1967. 33. Ivanov V., Insepov Z., Antipov S. Gain and Time Resolution Simulations in Saturated MCP Pores//Numerical Instruments and Methods A. 2010. Vol. 52549. P. 02291-6. 34. Liu P.-L., Williams K. J., Frankel M. Y., Esman R. D. Saturation Characteristics of Fast Photodetectors//IEEE Transactions on Microvawe Theory and Technuqie. July 1999. Vol. 47, N 7. P. 1297-1303. 35. Landen O. L., Bell P. M., Oertel J. A. e. a. Gain uniformity, linearyti, saturation and depletion in gated microchannel-plate x-ray framing cameras//Proc. SPIE. October 1993. Vol. 2002. P. 2-13. 36. Jani P., V amos L., Nemes T. Timing resolution (FWHM) of some photon counting detectors and electronic circuitry//Measurement Science Technology. 2007. Vol. 18. P. 155-160. 37. Bashkeev A. A., Dudnikov V. G. Characteristics of Microchannel Plates with Straight Channels in Saturation//Pharmaceutical Chemistry Journal. 1990. Vol. 32, N 4. P. 818-822. 38. Giudicitti L. Analytical, steady-state model of gain saturation in channel electron multiplier//Nuclear Instruments and Methods A. 2002. Vol. 480. P. 670-679. 39. Price G. J., Fraser G. W. Calculation of the output charge cloud from a microchannel plate//Nuclear Instruments and Methods A. 2001. Vol. 474. P. 188-196. 40. Fraser G. W., Pearson J. P., Smith G. C. e. a. The gain characteristics of microchannel plates for x-ray photon counting//IEEE Transactions on Nuclear Science. February 1963. Vol. NS-30, N 2. P. 455-460. 41. Shikhalev P. M. Saturation model for secondary electron multiplier detectors//Nuclear Instruments and Methods A. 1999. Vol. 420. P. 202-212. 42. Беркин А. Б., Васильев В. В. Новый подход к моделированию усиления тока в канале микроканальной пластины//Письма в Журн. техн. физики. 2007. T. 32, № 15. С. 75-79. 43. Беркин А. Б., Васильев В. В. Математическое моделирование режима усиления импульсного тока в канале микроканальной пластины // Письма в Журн. техн. физики. 2008. T. 78, №2. С. 127-129. 44. Беркин А. Б., Васильев В. В. Математическая модель режима усиления постоянного тока в канале микроканальной пластины//Письма в Журн. техн. физики. 2008. T. 78, № 2. С. 130-133. 45. Ivanov V., Kulikov Yu. Computer Models for Electron Optical Systems with Microchannel Plates//IX Seminar on Theoretical and Applied Electron and Ion Optics. 27-29 May, 2009. Moscow, 2009. P. 12-15. 46. Ivanov V. Computational models for MCP Simulations//Proc. of X Intern. Comput. Accelerator Physics Conf. ICAP'09, Aug.30-Sept. 4, 2009. San Francisco, 2009. P. 1136-1139. 47. Gatti E., Oba K., Rehak P. Study of the Electric Field Inside Microchannel Plate Multiplier//IEEE Transactions on Nuclear Science. February 1983. Vol. NS-30, N 1. P. 461-468. 48. Ivanov V. Numerical Models in Simulation of Large-area Fast Photo Detectors//XVI Intern. Workshop: Beam Dynamics and Optimization, June 28-30, 2010. St. Petersburg, Russia, 2010. P. 167-170. 49. Reimer L., Stelter D. FORTRAN 77 Monte-Carlo program for minicomputers using Mott crosssection//Scanning. 1986. Vol. 8. P. 265-277. 50. Ishimura S., Aramata M., Shimizu R. Monte-Carlo calculation approach to quantitative Auger electron spectroscopy//J. of Applied Physics. 1980. Vol. 51. P. 2853-2860. 51. Joy D. C. Monte Carlo modeling for electron microscopy and microanalysis. Oxford: University Press, 1995. 368 p. 52. Lin Y, Joy D. C. A new examination of secondary electron yield data//Surface Interface Analysis. 2005. Vol. 37. P. 895-900. 53. Joy D. C. A model for calculating secondary and backscattering electron yields//J. of Microscopy. 1987. Vol. 147. P. 51-64. 54. Joy D. C. Private communication, 2009. 55. Kanaya K., Ono S., Ishigaki F. Secondary electron emission from insulators//J. of Physics. 1978. Vol. D11. P. 2425-2437. 56. Seiler H. Secondary electron emission in the scanning electron microscope//J. of Applied Physics. 1983. Vol. 54. P. R1-R18. 57. Young J. R. Penetration of electrons in Al2O3-films//Phys. Review. 1956. Vol. 103. P. 292-293. 58. Lane R. O., Zaffarano D. I. Transmission of 0-40 keV electrons by thin films with application to beta-ray spectroscopy//Phys. Review. 1954. Vol. 94. P. 960-964. 59. Ohya K., Mori I. Influence of backscattered particles on angular dependence of secondary electron emission from Copper//J. of Phys. Soc. Japan. 1990. Vol. 59. P. 1506-1517. 60. Dawson P. H. Secondary electron emission yield with primary electron energy//Proc. of Physical Society. 1958. Vol. 71. P. 851-852. 61. Insepov Z., Ivanov V. Comparison of Candidate Secondary Electron Emission Materials//7th Intern. Workshop on Ring Imaging Cherenkov Detectors, May 3-7, 2010. Cassis, Provence, France. Numerical Instruments and Methods B. 2010. Vol. 268. P. 3315-3320. 62. Insepov Z., Ivanov V., Jokela S. J. e. a. Comparison of Secondary Electron Emission Simulation to Experiment//Numerical Instruments and Methods A. 2010. Vol. 52549. P. 1793-1798. 63. Marshak A. H., Van Vliet C. M. Electrical current and carrier density in degenerate materials with nonuniform band structure//Proc. of IEEE. 1984. Vol. 72. P. 148-164. 64. Chynoweth A. G. Uniform Silicon p-n junctions. II. Ionization rates for electrons//J. of Appl. Physics. 1960. Vol. 31. P. 1161-1165. 65. Van Overstraeten R., De Man H. Measurement of the lonization Rates in diffused. Silicon p-n Junctions//Solid State Electronics. 1970. Vol. 13. P. 583-608. 66. Biberman L. M., Yakubov I. T., Vorob'ev V. S. Kinetics of collisional-radiation recombination and ionization in low-temperature plasma//Proc. IEEE. 1972. Vol. 59. P. 555-572. 67. Insepov Z., Terasawa M., Takayama K. Surface erosion and modification by highly charged ions//Phys. Review. 2008. Vol. A77. P. 062901. 68. Ruske F., Roczen M., Lee K. E. a. Improved electrical transport in Al-doped zinc oxide by thermal treatment//J. of Appl. Physics. 2010. Vol. 107. P. 013708. 69. Insepov Z., Ivanov V., Elam J. E. a. Charge relaxation and gain depletion for candidate secondary electron emission materials//Nuclear Science Simposium. Oct. 30-Nov. 6, Knoxville, Tennessee, 2010. 70. Ivanov V., Insepov Z. MCP Simulations: State of the Art//Pico-Second Workshop VII. The Development of Large-Area Pico-second Photo-Devices. February 26-28, 2009. Argonne National Lab., 2009. 71. Ivanov V. Simulations of Conventional and Unconventional Photo-cathode Geometries//1st Workshop on Photo-cathodes: 300-500 nm. 20-21 July, 2009. Chicago, 2009. 72. Ivanov V., Roberts T. J., Abrams R., Frisch H. Large Area Photo-detectors with millimeter and picosecond Resolution: Simulations//Proc. PAC'09, 4-8 May. Vancouver, Canada, 2009. P. 1240-1242. 73. Ivanov V., Abrams R., Roberts T. J. e. a. Review: The Developments of Large Area Fast Photo-Detectors//IX Seminar on Theoretical and Applied Electron and Ion Optics, 27-29 May. Moscow, 2009. 74. Insepov Z., Ivanov V., Jokela S., Wetstein M. Comparison of back-scattering properties of electron emission materials//PAC'11. March 28-April 1, 2011. New York, USA, 2011. 75. Wetstein M., Adams B., Chollett M., Ivanov V. E. a. Integration-Level Testing of Sub-Nanosecond Microchannel Plate Detector for Use in Time-of-Flight HEP Aplications//2nd Intern. Conf. on Technology and Instrumentation in Particle Physics. 9-14 June 2011. Chicago, IL, USA, 2011.