CN105349968A - 一种打拿极薄膜结构及基于打拿极薄膜结构的电子倍增器 - Google Patents

一种打拿极薄膜结构及基于打拿极薄膜结构的电子倍增器 Download PDF

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吴胜利
魏强
魏孔庭
张劲涛
胡文波
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
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    • H—ELECTRICITY
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Abstract

本发明公开了一种打拿极薄膜结构及基于打拿极薄膜结构的电子倍增器，用于电子倍增器的金刚石薄膜打拿极包括基架盒体，弧形二次电子打拿极片，夹持底板，栅电极四个部分组成。基架盒体是为了装载和固定弧形二次电子打拿极片；弧形二次电子打拿极片是在弧形的金属衬底上用MPCVD方法在金属片弧形面内侧生长具有高二次电子发射效率的金刚石薄膜；夹持底板将二次电子打拿极片与基架盒体紧密固定在一起，栅电极具有加速入射电子的作用。本发明具有二次电子发射系数高，二次发射系数衰减性能优，薄膜结构稳定的特点，并且电子倍增器打拿极基架盒的安装也十分方便，不会破坏薄膜原有性质。具有制作成本低，结构简单，工作性能高的优点。

Description

一种打拿极薄膜结构及基于打拿极薄膜结构的电子倍增器
技术领域
本发明属于信号处理设备领域，具体涉及一种打拿极薄膜结构及基于打拿极薄膜结构的电子倍增器。
背景技术
电子倍增器是一种能将微弱的电信号转换成可测电信号的转换器件。它是一种电子敏感板极，被高能电子冲击后，发出大量的二次电子，从而引起级联放大效应。
参考图1，初电子垂直入射第一级打拿极的栅极，在栅极电场的作用下初电子的能量不断提升，并穿过栅极轰击到第一级打拿极内表面，产生更多的二次电子。
通常打拿极常用铜-铍合金或银-镁合金用氧化法或溅射法制备，且倍增器的打拿极与基架盒为整体部件。而氧化法和溅射法都有其工艺性的缺陷或者是材料性能的不足的缺点。比如氧化法的工艺一致性不高，而溅射法在制备曲面结构时容易形成不均匀的样品表面，并且材料只能选择传统的金属氧化物或其他非金属材料。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种打拿极薄膜结构及基于打拿极薄膜结构的电子倍增器，该电子倍增器的使用寿命长，二次电子发射效率高，并且该打拿极薄膜结构均匀。
为达到上述目的，本发明所述的打拿极薄膜结构为采用MPCVD方法在弧形打拿极片生长的一层金刚石薄膜。
本发明所述的电子倍增器包括基架盒体、栅电极及弧形打拿极片；
所述基架盒体为四分之一圆柱体结构，其中，基架盒体包括底板、第一侧板及第二侧板，第一侧板及第二侧板分别与底板的两侧面相连接，弧形打拿极片固定于底板的上部，且弧形打拿极片的上表面及底板的上表面均为内凹的弧面，弧形打拿极片的上表面上采用MPCVD方法生长有一层金刚石薄膜，弧形打拿极片位于第一侧板、第二侧板及底板之间，入射电子经栅电极加速后入射到金刚石薄膜上。
所述弧形打拿极片的上下两端分别设有用于夹持底板的上下两端的固定夹具。
所述固定夹具为L型结构或矩形结构。
基架盒体通过钢材或者铜材制作而成。
弧形打拿极片由钼、钨或碳钨合金的材料制成。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的打拿极薄膜结构及基于打拿极薄膜结构的电子倍增器通过基架盒体将弧形打拿极片与栅电极固定，同时在弧形打拿极片的上表面上采用MPCVD方法生长有一层金刚石薄膜作为打拿极薄膜结构，因此与传统打拿极电子倍增器相比，在性能上，金刚石薄膜打拿极电子倍增器具有更稳定的化学特征，更高的二次电子发射系数，更好的衰减特性，；在制备工艺上，金刚石薄膜打拿极具有工艺可控性强，在弧形面上制备的金刚石具有薄膜均匀、致密等良好的表面特性。
附图说明
图1为传统的单级弧形打拿级的结构示意图；
图2为本发明中金刚石薄膜110生长过程的原理图；
图3为本发明中金刚石薄膜110生长过程中的结构示意图；
图4为本发明中弧形打拿极片100的结构示意图；
图5为本发明中基架盒体130的结构示意图；
图6为本发明中固定夹具140的结构示意图；
图7为本发明中栅电极150的结构示意图；
图8为本发明的结构示意图。
其中，100为弧形打拿极片、110为金刚石薄膜、130为基架盒体、140为固定夹具、150为栅电极。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
本发明所述的打拿极薄膜结构为采用MPCVD方法在弧形打拿极片100生长的一层金刚石薄膜110。
本发明所述的电子倍增器包括基架盒体130、栅电极150及弧形打拿极片100；所述基架盒体130为四分之一圆柱体结构，其中，基架盒体130包括底板、第一侧板及第二侧板，第一侧板及第二侧板分别与底板的两侧面相连接，弧形打拿极片100固定于底板的上部，且弧形打拿极片100的上表面及底板的上表面均为内凹的弧面，弧形打拿极片100的上表面上采用MPCVD方法生长有一层金刚石薄膜110，弧形打拿极片100位于第一侧板、第二侧板及底板之间，入射电子经栅电极150加速后入射到金刚石薄膜110上。
需要说明的是，所述弧形打拿极片100的上下两端分别设有用于夹持底板的上下两端的固定夹具140；固定夹具140为L型结构或矩形结构；基架盒体130通过钢材或者铜材制作而成；弧形打拿极片100的厚度为0.2～0.5mm，弧形打拿极片100对应的弧心角为90°，弧形打拿极片100的半径为1cm；弧形打拿极片100的横截面对应的弧心角为90°，弧形打拿极片100的横截面的半径为1cm，弧形打拿极片100由钼、钨或碳钨合金的材料制成。
工作时，给栅电极150施加工作电压后，通过栅电极150对入射电子产生均匀的加速电场，并且电子能够通过栅电极150轰击到金刚石薄膜110的内表面上，通过第一侧板及第二侧板将栅电极150及金属基底固定连接，发射源为电子源或离子源。
本发明的制作过程为：1)将厚度为0.2～0.5mm、长宽均为9mm的正方形的弧形打拿极片100用锻压的方式形成的弧形面；2)用金刚砂将弧形的弧形打拿极片100打磨去除表面杂质，然后再用超声波清洗；3)将弧形的弧形打拿极片100放入具有弧形面的样品架中，在CH4、H2以及O2的氛围下采用微波等离子化学气相沉积法(MPCVD)在弧形打拿极片100的弧面内侧上生长金刚石薄膜110形成弧形二次电子打拿极片；4)将制备好的弧形二次电子打拿极片紧贴基架盒体130的内侧弧形面放置；5)将固定夹具140延基架盒体130的弧形外侧将基架盒体130包裹在内，并且顶端向内弯曲，从而将弧形二次电子打拿极片固定在基架盒体130上，固定夹具140向内弯折的边沿宽度不超过1mm，栅电极150位于基架盒体130的一侧，并与基架盒体130焊接在一起。

Claims (6)

1.一种打拿极薄膜结构，其特征在于，所述打拿极薄膜结构为采用MPCVD方法在弧形打拿极片(100)生长的一层金刚石薄膜(110)。
2.一种电子倍增器，其特征在于，包括基架盒体(130)、栅电极(150)及弧形打拿极片(100)；
所述基架盒体(130)为四分之一圆柱体结构，其中，基架盒体(130)包括底板、第一侧板及第二侧板，第一侧板及第二侧板分别与底板的两侧面相连接，弧形打拿极片(100)固定于底板的上部，且弧形打拿极片(100)的上表面及底板的上表面均为内凹的弧面，弧形打拿极片(100)的上表面上采用MPCVD方法生长有一层金刚石薄膜(110)，弧形打拿极片(100)位于第一侧板、第二侧板及底板之间，入射电子经栅电极(150)加速后入射到金刚石薄膜(110)上。
3.根据权利要求2所述的电子倍增器，其特征在于，所述弧形打拿极片(100)的上下两端分别设有用于夹持底板的上下两端的固定夹具(140)。
4.根据权利要求2所述的电子倍增器，其特征在于，所述固定夹具(140)为L型结构或矩形结构。
5.根据权利要求2所述的电子倍增器，其特征在于，基架盒体(130通过钢材或者铜材制作而成。
6.根据权利要求2所述的电子倍增器，其特征在于，弧形打拿极片(100)由钼、钨或碳钨合金的材料制成。
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