Электронный умножитель

Электронный умножитель

Реферат

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.

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.