一種動態多級串聯同軸碟型通道打拿級電子倍增器的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種動態多級串聯同軸碟型通道打拿級電子倍增器，包括由內到外依次分布的若干級蝶形打拿極、發射源、電壓源以及用于帶動各級蝶形打拿極轉動的驅動裝置，各級蝶形打拿極沿電子的反射路徑依次排列，各級蝶形打拿極均包括陰極板、柵電極及弧形支架，柵電極為環形結構，陰極板的橫截面為圓弧形結構，各級蝶形打拿極中陰極板的圓心以及旋轉軸均重合，陰極板的內側面上覆蓋有反射膜，陰極板固定于弧形支架的圓弧面上，柵電極固定于弧形支架的側面，柵電極的一端與陰極板的一端固定連接，電壓源包括電源及若干電阻，電源及各電阻串聯連接。本發明的使用壽命長，陰極板的實際使用面積大，并且電子的有效發射率高。
【專利說明】一種動態多級串聯同軸碟型通道打拿級電子倍增器
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種電子倍增器，具體涉及一種動態多級串聯同軸碟型通道打拿級電子倍增器。
【背景技術】
[0002]電子倍增器是一種能將微弱的電信號轉換成可測電信號的轉換器件。通常打拿極電子倍增器采用單片打拿極多級串聯的方式。輸入電子信號經柵極電場的加速、聚焦后入射到第一級打拿極上，從第一個極板上轟擊出的電子，依反射路徑入射到第二個極板上，而第二極板的設置，使入射的電子擊出的電子打擊第三極板，每通過一個極板的加速，激發出的電子數增加，最終到達陽極的電子數量較入射時電子數量增多。由此可以看出，電子倍增器可以通過多級倍增有效的對電流進行放大。理想狀態下，每級打拿級可將電子束流放大β倍，N級打拿級可將初電子束流放大到^倍，但現有的電子倍增器的使用壽命比較短，并且電子的有效發射率較低
[0003]參考圖1，初電子垂直入射第一級打拿極的柵極，在柵極電場的作用下初電子的能量不斷提升，并穿過柵極轟擊到第一級打拿極內表面，產生更多的二次電子。這些新產生的二次電子一部分被打拿極機架側壁吸收，令一部分被下一級打拿極柵極電場吸引并加速，轟擊到下一級的打拿極陰極板上，以此往復，電子從最后一級打拿極陰極板發射出來形成倍增后的電子束流。其主要特征為初電子的入射位置相對于電子倍增器固定，其二次電子的產生位置和電子運動路徑相對于電子倍增器固定，使打拿極陰極板上產生二次電子的有效區域相對較小。同時，陰極板上產生二次電子的有效區域相對較小。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供了一種動態多級串聯同軸碟型通道打拿級電子倍增器，該電子倍增器的使用壽命長，陰極板的實際使用面積大，并且電子的有效發射率高。
[0005]為達到上述目的，本發明所述的動態多級串聯同軸碟型通道打拿級電子倍增器，其特征在于，包括由內到外依次分布的若干級蝶形打拿極、發射源、電壓源以及用于帶動各級蝶形打拿極轉動的驅動裝置，各級蝶形打拿極沿電子的反射路徑依次排列，各級蝶形打拿極均包括陰極板、柵電極及弧形支架，柵電極為環形結構，陰極板的橫截面為圓弧形結構，各級蝶形打拿極中陰極板的圓心以及旋轉軸均重合，陰極板的內側面上覆蓋有反射膜，陰極板固定于弧形支架的圓弧面上，柵電極固定于弧形支架的側面，柵電極的一端與陰極板的一端固定連接，各級蝶形打拿極之間存在間隙且相互絕緣，工作時，驅動裝置帶有各級蝶形打拿極繞著同一旋轉軸旋轉，發射源發射的電子或離子垂直入射到第一級蝶形打拿極的柵電極；
[0006]所述電壓源包括電源及若干電阻，電源及各電阻串聯連接，任意一個電阻的兩端分別與任意一級蝶形打拿極中柵電極另一端及陰極板的另一端相連接。
[0007]所述弧形支架為四分之一圓柱體結構；
[0008]所述陰極板的橫截面對應的弧心角為90°。
[0009]所述發射源為電子源或離子源。
[0010]所述反射膜采用氧化法或磁控濺射法覆蓋到陰極板的內側面上。
[0011]所述驅動裝置為電機或者馬達。
[0012]本發明具有以下有益效果:
[0013]本發明所述的動態多級串聯同軸碟型通道打拿級電子倍增器包括由內到外依次分布的若干級蝶形打拿極，各級蝶形打拿極均包括陰極板、柵電極及弧形支架，陰極板固定于弧形支架的圓弧面上，柵電極固定于弧形支架的側面，從而有效的避免弧形支架側壁對電子的影響，電子的有效發射率高；同時，柵電極為環形結構，且橫截面為圓弧形結構，可以為電子提供相對均勻的加速電場，從而有效的提高電子的穿透率；在工作過程中，通過驅動裝置帶動各級蝶形打拿極轉動，可以使電子轟擊在陰極板上的環狀區域內，有效的提高陰極板的實際使用面積，進而提高電子的發射壽命，同時可以在電子束轟擊區域產生二次電子并積累表面電荷，由于給蝶形打拿極的陰極施加角速度旋轉，蝶形打拿極的陰極旋轉一周的時間內積累電荷區域可以回復表面電特性，同時蝶形打拿極中的陰極板會使二次電子產生和傳播通路在第一級初電子為圓心的扇區域內，有效的降低電子在蝶形打拿極上的轟擊密度，從而有效的提高發射效率及使用壽命。另外，本發明結構簡單，制作方便。
[0014]進一步，所述陰極板的橫截面對應的弧心角為90°，初電子轟擊產生的二次電子的方向性高，有利于電子束的聚焦。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為傳統的多級弧形打拿級串聯的結構示意圖；
[0016]圖2為本發明中實施例一的結構示意圖；
[0017]圖3為本發明中實施例一的爆炸圖；
[0018]其中，101為第一級蝶形打拿極的陰極板、110為第一級蝶形打拿極的柵電極、210為第二級蝶形打拿極的陰極板、220為第二級蝶形打拿極的柵電極、230為第三級蝶形打拿極的陰極板、240為第三級蝶形打拿極的柵電極。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖對本發明做進一步詳細描述:
[0020]本發明所述的動態多級串聯同軸碟型通道打拿級電子倍增器包括由內到外依次分布的若干級蝶形打拿極、發射源、電壓源以及用于帶動各級蝶形打拿極轉動的驅動裝置，各級蝶形打拿極沿電子的反射路徑依次排列，各級蝶形打拿極均包括陰極板、柵電極及弧形支架，柵電極為環形結構，陰極板的橫截面為圓弧形結構，各級蝶形打拿極中陰極板的圓心以及旋轉軸均重合，陰極板的內側面上覆蓋有反射膜，陰極板固定于弧形支架的圓弧面上，柵電極固定于弧形支架的側面，柵電極的一端與陰極板的一端固定連接，各級蝶形打拿極之間存在間隙且相互絕緣，工作時，驅動裝置帶有各級蝶形打拿極繞著同一旋轉軸旋轉，發射源發射的電子或離子垂直入射到第一級蝶形打拿極的柵電極110 ;所述電壓源包括電源及若干電阻，電源及各電阻串聯連接，任意一個電阻的兩端分別與任意一級蝶形打拿極中柵電極另一端及陰極板的另一端相連接，
[0021 ] 需要說明的是，工作時，給柵電極施加工作電壓后，對入射電子產生均勻的加速電場，并且電子能夠通過柵電極轟擊到陰極板內表面，弧形機架側壁分布在陰極板的兩側，主要是連接和固定柵電極及陰極板。另外，所述弧形支架為四分之一圓柱體結構，陰極板的橫截面對應的弧心角為90°，發射源為電子源或離子源，反射膜采用氧化法或磁控濺射法覆蓋到陰極板的內側面上，驅動裝置為電機或者馬達。
[0022]實施例一
[0023]參考圖2及圖3，本實施例以九級蝶形打拿極為例，在多級串聯碟形通道打拿極中奇數級柵電極為放射狀分布，偶數級柵電極為平行狀分布，各級碟形打拿極從同軸環的中心開始為第一級蝶形打拿極按照二次電子的反射路徑依次排列第九級蝶形打拿極。
[0024]本發明的工作過程為:
[0025]驅動裝置驅動各級蝶形打拿極繞著同一旋轉軸以ω的角速度旋轉，通過電壓源給各電阻供電，使得每一級蝶形打拿極以及柵電極具有相等的電位，發射源發射電子，剛開始電子入射時能量很小，入射方向垂直于第一級蝶形打拿極的柵電極110，由于第一級蝶形打拿極的柵電極110電壓產生的電場，入射電子會加速到一定能量后穿過第一級蝶形打拿極的柵電極110轟擊第一級蝶形打拿極的柵電極110下面的第一級蝶形打拿極的陰極板101表面，入射電子在轟擊第一級蝶形打拿極的陰極板101表面的反射膜后產生數量更多的二次電子，這些新產生的二次電子再次被第二級蝶形打拿極的柵電極220電壓加速，并經第二級蝶形打拿極的陰極板210表面反射后產生更多的二次電子，這些二次電子經第三級蝶形打拿極的柵電極240電壓加速，并經第三級蝶形打拿極的陰極板230表面的反射后產生更多的二次電子，如每級蝶形打拿極均可將電子束流放大β倍，同理，在經過N級打拿極后，入射電子被放大到βΝ倍。
【權利要求】
1.一種動態多級串聯同軸碟型通道打拿級電子倍增器，其特征在于，包括由內到外依次分布的若干級蝶形打拿極、發射源、電壓源以及用于帶動各級蝶形打拿極轉動的驅動裝置，各級蝶形打拿極沿電子的反射路徑依次排列，各級蝶形打拿極均包括陰極板、柵電極及弧形支架，柵電極為環形結構，陰極板的橫截面為圓弧形結構，各級蝶形打拿極中陰極板的圓心以及旋轉軸均重合，陰極板的內側面上覆蓋有反射膜，陰極板固定于弧形支架的圓弧面上，柵電極固定于弧形支架的側面，柵電極的一端與陰極板的一端固定連接，各級蝶形打拿極之間存在間隙且相互絕緣，工作時，驅動裝置帶有各級蝶形打拿極繞著同一旋轉軸旋轉，發射源發射的電子或離子垂直入射到第一級蝶形打拿極的柵電極(110)； 所述電壓源包括電源及若干電阻，電源及各電阻串聯連接，任意一個電阻的兩端分別與任意一級蝶形打拿極中柵電極另一端及陰極板的另一端相連接。
2.根據權利要求1所述的動態多級串聯同軸碟型通道打拿級電子倍增器，其特征在于， 所述弧形支架為四分之一圓柱體結構； 所述陰極板的橫截面對應的弧心角為90°。
3.根據權利要求1所述的動態多級串聯同軸碟型通道打拿級電子倍增器，其特征在于，所述發射源為電子源或離子源。
4.根據權利要求1所述的動態多級串聯同軸碟型通道打拿級電子倍增器，其特征在于，所述反射膜采用氧化法或磁控濺射法覆蓋到陰極板的內側面上。
5.根據權利要求1所述的動態多級串聯同軸碟型通道打拿級電子倍增器，其特征在于，所述驅動裝置為電機或者馬達。
【文檔編號】H01J43/04GK104465294SQ201410641670
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月13日 優先權日:2014年11月13日
【發明者】吳勝利, 魏強, 胡文波, 張勁濤 申請人:西安交通大學