CN114355432B - 一种微型微弱带电粒子束流探测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种微型微弱带电粒子束流探测装置，包括：电子抑制极，用于抑制二次电子；束流吸收极，用于吸收带电粒子束流；信号放大极，用于产生二次放大的电子流；信号吸收极，用于探测吸收总的放大电流信号；电子抑制极、束流吸收极、信号放大极和信号吸收极分别为沿迎面带电束流方向依次设置，探测装置的工作环境为真空环境。与现有技术相比，本发明具有探测精度高、生产成本低、易于加工等优点。

Description

一种微型微弱带电粒子束流探测装置

技术领域

本发明涉及一种带电粒子探测技术领域，尤其是涉及一种微型微弱带电粒子束流探测装置。

背景技术

脉冲带电粒子束可分为脉冲电子束和脉冲离子束，脉冲带电粒子束在材料表面改性、核物理及核技术、等离子体物理、航空航天等领域中得到了广泛应用。脉冲带电粒子束束流密度分布的测量在很多应用中显得非常重要，现有技术中，对于带电粒子束束流密度分布的测量一般采用机械扫描法、变色片法、闪烁体光电法、平板电极阵列等。

目前，采用常规方法对小于皮安量级的带电粒子束流强度直接测量是很难实现的，因此亟需一种能够针对皮安量级带电粒子束流强度的探测装置。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种探测精度高、生产成本低、易于加工的微型微弱带电粒子束流探测装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种微型微弱带电粒子束流探测装置，所述的探测装置包括：

电子抑制极，用于抑制二次电子；

束流吸收极，用于吸收带电粒子束流；

信号放大极，用于产生二次放大的电子流；

信号吸收极，用于探测吸收总的放大电流信号；

所述的电子抑制极、束流吸收极、信号放大极和信号吸收极分别为沿迎面带电束流方向依次设置；所述的探测装置的工作环境为真空环境。

优选地，所述的探测装置设有真空连接支座，用于安装固定螺杆和真空电极接口。

更加优选地，所述的真空连接支座采用CF35刀口法兰标准；所述的真空连接支座的法兰面上均匀布置三个螺纹孔用于安装固定螺杆，在与螺纹孔的同心环上交错布置三个真空电极接口用于安装真空电极。

更加优选地，所述的电子抑制极绝缘安装在固定螺杆上，并与真空连接支座的一个真空电极相连。

更加优选地，所述的束流吸收极绝缘安装在固定螺杆上，并与真空连接支座的一个真空电极相连。

更加优选地，所述的束流吸收极包括多孔圆环薄片和微通道圆板；所述的微通道圆板同心点焊在多孔圆环薄片的反面。

更加优选地，所述的信号放大极非绝缘安装在固定螺杆上。

更加优选地，所述的信号放大极包括多孔圆环薄片和微通道圆板；所述的微通道圆板同心点焊在多孔圆环薄片正面。

更加优选地，所述的信号吸收极绝缘安装在固定螺杆上，并与真空连接支座的一个真空电极相连。

更加优选地，所述的信号吸收极的中心位置设有锥形半沉孔，用于抑制二次电子产生并收集放大的电子信号。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

一、探测精度高：本发明中的微型微弱带电粒子束流探测装置通过电子抑制极对二次电子进行抑制，通过信号放大极对电子流进行放大，通过设置锥形半沉孔增强对电子流的采集，能够实现飞安级微弱带电粒子束流的放大探测。

二、生产成本低：本发明中的微型微弱带电粒子束流探测装置通过三根支撑连接件把所有电极固定安装在真空连接支座法兰上，整体结构紧凑简单，加工安装方便，生产成本经济；同时采用四片电极结构，其中信号放大极内部接地，可减少使用一台驱动电源，运行成本更为经济。

三、易于加工：本发明中的微型微弱带电粒子束流探测装置各组件采用同心回旋结构，装置真空内部最大外径约25mm，结构小巧，高同轴度，易于提高加工和装配精度。

附图说明

图1为本发明中微型微弱带电粒子束流探测装置的结构示意图；

图2为本发明中微型微弱带电粒子束流探测装置的剖面结构示意图。

图中标号所示：

1、电子抑制极，2、束流吸收极，3、信号放大极，4、信号吸收极，5、真空连接支座，501、固定螺杆，502、真空电极接口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

一种微型微弱带电粒子束流探测装置，其结构如图1和图2所示，包括：真空连接支座5、电子抑制极1、束流吸收极2、信号放大极3和信号吸收极4，其中：

真空连接支座5，用于安装探头的固定螺杆和真空电极接口，提供真空密封；

电子抑制极1，用于抑制二次电子。

束流吸收极2，用于吸收微弱带电粒子束流。

信号放大极3，用于产生二次放大的电子流。

信号吸收极4，探测吸收总的放大电流信号。

本实施例中的真空连接支座5采用CF35刀口法兰标准，真空连接支座5的法兰面上均匀布置三个螺纹孔用于安装固定螺杆501，在与螺纹孔的同心环上交错布置三个真空电极接口502用于安装真空电极，真空电极用于内部各电极的真空电位和信号连接。

电子抑制极1由一个多孔圆环薄片构成，绝缘安装在固定螺杆501上，并与真空连接支座5的一个真空电极相连。电子抑制极1为迎面带电束流方向的第一个电极。

束流吸收极2绝缘安装在固定螺杆501上，并与真空连接支座5的一个真空电极相连。束流吸收极2包括多孔圆环薄片和微通道圆板，微通道圆板同心点焊在多孔圆环薄片的反面。束流吸收极2为迎面带电束流方向的第二个电极。

信号放大极3非绝缘安装在固定螺杆501上，即电位接地。信号放大极3包括多孔圆环薄片和微通道圆板，微通道圆板同心点焊在多孔圆环薄片正面。信号放大极3为迎面带电束流方向的第三个电极。

信号吸收极4由一个中部带锥形半沉孔的多孔圆环厚片构成，绝缘安装在固定螺杆501上，并与真空连接支座5的一个真空电极相连。信号吸收极4的中心位置设有锥形半沉孔，用于抑制二次电子产生并收集放大的电子信号。信号吸收极4为迎面带电束流方向的第四个电极。

本实施例微型微弱带电粒子束流探测装置的使用方法为：

建立组装好探测装置后，首先把该装置安装到带电粒子束流的一个测量端完成物理对中安装，打开真空维持装置；第二步，把连接电子抑制极和束流吸收极的真空电极连接到各自的直流稳压高压电源。第三步，把连接信号吸收极的真空电极接口连接到毫安级电流表或者直接连接到带高内阻的示波器端。第四步，逐步给束流吸收极增加偏压到达工作阈值，当有带电粒子束流进入探测装置，可在电流表或者示波器上看到相应的信号。第五步，当信号噪声过大时，可给电子抑制极施加适当电压抑制二次电子的产生。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种微型微弱带电粒子束流探测装置，其特征在于，所述的探测装置包括：

电子抑制极(1)，用于抑制二次电子；

束流吸收极(2)，用于吸收带电粒子束流；

信号放大极(3)，用于产生二次放大的电子流；

信号吸收极(4)，用于探测吸收总的放大电流信号；

所述的电子抑制极(1)、束流吸收极(2)、信号放大极(3)和信号吸收极(4)分别为沿迎面带电束流方向依次设置；所述的探测装置的工作环境为真空环境；

所述的探测装置设有真空连接支座(5)，用于安装固定螺杆(501)和真空电极接口(502)；

所述的信号放大极(3)非绝缘安装在固定螺杆(501)上；

所述的信号放大极(3)包括多孔圆环薄片和微通道圆板；所述的微通道圆板同心点焊在多孔圆环薄片正面；

所述的信号吸收极(4)的中心位置设有锥形半沉孔，用于抑制二次电子产生并收集放大的电子信号。

2.根据权利要求1所述的一种微型微弱带电粒子束流探测装置，其特征在于，所述的真空连接支座(5)采用CF35刀口法兰标准；所述的真空连接支座(5)的法兰面上均匀布置三个螺纹孔用于安装固定螺杆(501)，在与螺纹孔的同心环上交错布置三个真空电极接口(502)用于安装真空电极。

3.根据权利要求1所述的一种微型微弱带电粒子束流探测装置，其特征在于，所述的电子抑制极(1)绝缘安装在固定螺杆(501)上，并与真空连接支座(5)的一个真空电极相连。

4.根据权利要求1所述的一种微型微弱带电粒子束流探测装置，其特征在于，所述的束流吸收极(2)绝缘安装在固定螺杆(501)上，并与真空连接支座(5)的一个真空电极相连。

5.根据权利要求4所述的一种微型微弱带电粒子束流探测装置，其特征在于，所述的束流吸收极(2)包括多孔圆环薄片和微通道圆板；所述的微通道圆板同心点焊在多孔圆环薄片的反面。

6.根据权利要求1所述的一种微型微弱带电粒子束流探测装置，其特征在于，所述的信号吸收极(4)绝缘安装在固定螺杆(501)上，并与真空连接支座(5)的一个真空电极相连。