ЭЛЕКТРОННЫЙ УМНОЖИТЕЛЬ Российский патент 2015 года по МПК H01J43/04 

Изобретение относится к электронной технике, в частности к конструкции структуры вторично-электронного умножителя (ВЭУ), и может быть использовано в масс-спектрометрах времяпролетного типа и для регистрации слабых импульсных потоков заряженных частиц.

Известен серийно выпускаемый электронный умножитель ВЭУ-1(2) (входит в состав масс-спектрометров, выпускаемых отечественной промышленностью, которые в настоящее время еще используются), содержащий коллектор, 25 жалюзийных динодов, управляющий электрод с антидинатронным колпаком, позволяющий проводить временное разрешение рельефа импульса тока пучка заряженных частиц 20 нс [Борисенко А.Н., Козлюк В.В., Перов В.В. Использование вторично-электронного умножителя ВЭУ-1 для измерения параметров импульсных электронных пучков. - ПТЭ, 1988, №2, с. 133-135.].

Указанный электронный умножитель имеет коэффициент усиления 10⁵-10⁶ и при измерении параметров слабых потоков заряженных частиц требуется высокочувствительная регистрирующая аппаратура.

К недостаткам известного электронного умножителя относится недостаточно высокий коэффициент усиления, большие габариты и низкое временное разрешение.

Наиболее близким к изобретению является Авт.св. СССР №1078501 «Устройство для измерения потоков низкоэнергетических электронов», которое включает в себя электронный умножитель ВЭУ-1, перед входом в который последовательно по ходу электронного потока расположены фокусирующий электрод, ускоряющая сетка, отклоняющая система для сканирования электронным пучком и микроканальная пластина.

Недостатком данного устройства является следующее: большие габариты, низкое временное разрешение и сложная многоэлектродная схема питания, так как наличие электродов с потенциалами перед электронным умножителем нарушает пространственно-временную фокусировку поступающих на вход пакетов заряженных частиц, увеличивает и до того большое время прохождения электронами устройства и делает его неприемлемым во времяпролетной масс-спектрометрии высокого разрешения и для измерения (исследование формы пиков масс) импульсных потоков заряженных частиц. Устройство имеет увеличенные по отношению к аналогу (ВЭУ-1) габариты, а также сложную схему питания с тремя высоковольтными источниками питания (U₁, U₂, U₃) и источником переменного напряжения для сканирующих электродов.

Задача изобретения - повышение временного разрешения, уменьшение габаритов устройства с коэффициентом усиления 10⁸-10⁹ и упрощение схемы питания.

Поставленная задача решается тем, что устройство содержит соединение двух микроканальных пластин, 4 металлических динода, соединенных последовательно и подключенных к одному источнику постоянного тока через общий делитель напряжения.

На Фиг. 1 схематично изображено предлагаемое устройство.

Устройство содержит последовательно распложенные соединение двух микроканальных пластин (1), четыре жалюзийных динода (2) и коллектор. Общий делитель напряжения (3), состоящий из сопротивлений R и r, подключеный к источнику питания на напряжение 4 кВ. Соотношение между сопротивлениями R/r=4. Меняя значение сопротивления, можно подобрать необходимое значение максимального выходного тока, который, как известно, составляет 5-10% от тока делителя напряжения. Расстояние между динодами равно 2,2 мм, междинодное напряжение составляет 250 В.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. Пять динодов (четыре из них обозначены на Фиг. 1 и 2), подключены к источнику постоянного напряжения U_пит через общий делитель напряжения 3, содержащий сопротивления R и r, а в качестве первого динода использовано шевронное соединение двух микроканальных пластин. При значении питающего напряжения U_п=2,6-3,2 кВ усиление соединения двух микроканальных пластин равно (1-3)10⁷, а металлических динодов 50-20.

Высота предлагаемого устройства (42 мм) в три раза меньше, чем у аналога (123 мм), а путь. проходимый электронами до коллектора, меньше в 95/14=6,8 раз. По сравнению с прототипом предлагаемый электронный умножитель имеет более высокое временное разрешение рельефа импульса тока 3,5 нс, что позволяет использовать его во времяпролетных масс-спектрометрах высокого разрешения. Совместно с отечественными осциллографами (CI-91, CI-98) или АЦП (Ла-1н USB) со временем нарастания сигнала не более 3,5 нс устройство работает на всех диапазонах без дополнительного усиления.

Изобретение относится к электронной технике, в частности к конструкции структуры вторично-электронного умножителя, и может быть использовано в масс-спектрометрах времяпролетного типа и для регистрации слабых потоков импульсных заряженных частиц. Электронный умножитель содержит коллектор и пять динодов, подключенных к источнику постоянного напряжения через общий делитель напряжения. Новым в электронном умножителе является то, что используется шевронное соединение двух микроканальных пластин, отсутствуют электроды с потенциалами перед электронным умножителем. Коэффициент усиления составляет 10⁸-10⁹ при напряжении питания 2,8-3,2 кВ. Временное разрешение рельефа импульса тока 3 нс. Крепление и схема питания аналогично выпускаемому электронному умножителю ВЭУ-1. Техничексий результат - повышение временного разрешения и упрощение схемы питания. 1 ил.

Электронный умножитель, содержащий коллектор, делитель напряжения, динодную систему, отличающийся тем, что устройство содержит соединение двух микроканальных пластин, 4 металлических динода, соединенных последовательно и подключенных к одному источнику постоянного тока через общий делитель напряжения.