CN107665798B - 一种大面积均匀面电子源 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大面积均匀面电子源，它包括紫外光源，光刻钢网，紫外光源外壳，第一金阴极夹具组件，第一MCP夹具组件，第二金阴极夹具组件，金阴极，MCP，第二MCP夹具组件，第三MCP夹具组件，MCP夹具与金阴极夹具连接件。本发明的面电子源采用金阴极作为光电转换部件，使用微通道板作为金阴极出射电子的电子倍增部件，使用紫外光源以及光刻钢网的组合为金阴极提供均匀光照，通过调节微通道板的板压来调节输出面电流的电流密度大小。这种结构的面电子源使我们可以得到均匀的面电流。

Description

一种大面积均匀面电子源
技术领域
本发明涉及微通道板清刷测试中的面电子源，特别是一种能应用与大面积微通道板的均匀面电子源。
背景技术
大面积微通道板(MCP)作为一种高空间分辨的电子倍增探测器，在微光夜视、空间探测等领域具有广泛的应用。由于MCP一般应用在真空器件中，MCP内壁吸附的残气将会大大影响器件中光电阴极的灵敏度，从而降低器件的稳定性以及寿命，因此在MCP生产过程中除气是一个重要的不可或缺的步骤。MCP的除气采用电子清刷的方法，在真空系统中，通过面电子源发射电子，电子入射到MCP上，由于MCP二次电子倍增的作用，将产生大量二次电子，它们继续轰击MCP内壁，使得吸附在内壁中的残气释放出来，从而实现除气的效果。
作为一种高分辨率的电子倍增器件，微通道板的测试同样十分重要。无论是测试微通道板的均匀性，还是测试它的增益都需要面电子源提供的电子。
通常，清刷和测试使用的电子都是通过灯丝进行热电子发射得到的，但是当需要的电子源尺寸较大的时候，采用热电子发射原理的电子枪很难提供均匀的面电子源，因此有人提出了使用金阴极作为大面积面电子源。使用均匀的紫外光照射金阴极，由光电效应可知，金阴极上将会激发出大量光电子。
但是紫外光可以直接透过金阴极打在微通道板上，而这部分光子也有可能直接激发出微通道板上的电子，从而在输出的电子中有部分电子是由紫外光激发的，这样在进行相关微通道板测试的过程中就会产生误差。
由上可知，现有的面电子源中无论是热电子发射的电子枪还是使用金阴极，都很难提供合适的MCP清刷测试用的大面积均匀面电子源。
发明内容
本发明的目的在于提供一种相对于热电子发射面电子源更加均匀，而且在测试时又不会影响测试精度的大面积面电子源。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种大面积均匀面电子源，包括紫外光源、光刻钢网、紫外光源外壳、第一金阴极夹具组件、第一MCP夹具组件、第二金阴极夹具组件、金阴极、MCP、第二MCP夹具组件、第三MCP夹具组件、MCP夹具与金阴极夹具连接件；
所述紫外光源外壳位于真空室的真空玻璃窗下方并与真空室底盘的外底部通过真空室连接法兰相固连，紫外光源外壳内底部中心设置紫外光源，紫外光源的上方设置光刻钢网；
在真空室内部，真空玻璃窗的上方依次设置金阴极与MCP，其中金阴极通过第一金阴极夹具组件和第二金阴极夹具组件固连在真空室内，其中，第一金阴极夹具组件固定在真空玻璃窗的上方，第二金阴极夹具组件位于第一金阴极夹具组件的内部，并对金阴极供电；MCP通过第一MCP夹具组件、第二MCP夹具组件和第三MCP夹具组件固连在真空室内，其中，第一MCP夹具组件位于第一金阴极夹具组件的上方并通过MCP夹具与金阴极夹具连接件固定，第三MCP夹具组件位于第一MCP夹具组件的内侧并用于给MCP供电，第二MCP夹具组件位于MCP的上方，并对其输出端供电。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)本发明通过紫外光源+光刻钢网+金阴极+微通道板的组合，使得出射电子的电流密度分布更加均匀；2)本发明的面电子源的电流密度大小可通过调节微通道板的板压大小来调节，实现了电流密度的连续可调。
附图说明
图1为本发明所述大面积面电子源的结构示意图。
图2为荧光屏上观测到的图。
具体实施方式
结合图1，本发明的一种大面积均匀面电子源，包括紫外光源1、光刻钢网2、紫外光源外壳3、第一金阴极夹具组件5、第一MCP夹具组件6、第二金阴极夹具组件7、金阴极8、MCP9、第二MCP夹具组件10、第三MCP夹具组件13、MCP夹具与金阴极夹具连接件14；
所述紫外光源外壳3位于真空室的真空玻璃窗11下方并与真空室底盘4的外底部通过真空室连接法兰12相固连，紫外光源外壳3内底部中心设置紫外光源1，紫外光源1的上方设置光刻钢网2；
在真空室内部，真空玻璃窗11的上方依次设置金阴极8与MCP9，其中金阴极8通过第一金阴极夹具组件5和第二金阴极夹具组件7固连在真空室内，其中，第一金阴极夹具组件5固定在真空玻璃窗11的上方，第二金阴极夹具组件7位于第一金阴极夹具组件5的内部，并对金阴极8供电；MCP9通过第一MCP夹具组件6、第二MCP夹具组件10和第三MCP夹具组件13固连在真空室内，其中，第一MCP夹具组件6位于第一金阴极夹具组件5的上方并通过MCP夹具与金阴极夹具连接件14固定，第三MCP夹具组件13位于第一MCP夹具组件6的内侧并用于给MCP9供电，第二MCP夹具组件10位于MCP9的上方，并对其输出端供电。
所述第一金阴极夹具组件5的材料为聚四氟乙烯，第二金阴极夹具组件7的材料为304不锈钢。
所述第一MCP夹具组件6的材料为聚四氟乙烯，第二MCP夹具组件10和第三MCP夹具组件13的材料为304不锈钢。
所述光刻钢网2的材料为304不锈钢。
本发明通过紫外光源+光刻钢网+金阴极+微通道板的组合，使得出射电子的电流密度分布更加均匀。
下面结合实施例进行更详细的描述。
实施例
一种大面积均匀面电子源，包括紫外光源1，光刻钢网2，紫外光源外壳3，第一金阴极夹具组件5，第一MCP夹具组件6，第二金阴极夹具组件7，金阴极8，MCP9，第二MCP夹具组件10，第三MCP夹具组件13，MCP夹具与金阴极夹具连接件14。紫外光源1固定在紫光光源外壳3内，在其上方是光刻的钢网2，通过光刻技术得到的钢网，拥有让出射光更加均匀的作用，由于要做一种大面积的面电子源，因此光刻钢网2的直径设定为106mm，目数为50目。紫外光源外壳3通过真空室连接法兰12固定在真空室底盘4上，正对真空玻璃窗11。均匀的紫外光将通过位于其正上方的真空玻璃窗11照射到真空室内部的金阴极8上。在真空室内部，金阴极8与MCP9依次位于真空玻璃窗11上方，金阴极8和MCP9的直径都为106mm。金阴极8固定在由第一金阴极夹具组件5和第二金阴极夹具组件7构成的夹具之上。其中第一金阴极夹具组件5的材料为聚四氟乙烯，起到绝缘作用，第二金阴极夹具组件7的材料为304不锈钢，通过在其上面接出导线，可以用于给金阴极8接电。上述MCP9固定在由第一MCP夹具组件6、第二MCP夹具组件10、第三MCP夹具组件13组成的夹具上。其中第一MCP夹具组件6材料为聚四氟乙烯；第二MCP夹具组件10和第三MCP夹具组件13材料为304不锈钢，分别用于MCP9输出端和输入端接电；MCP夹具通过MCP夹具与金阴极夹具连接件14放置在金阴极夹具之上。在需要清刷或者测试微通道板时，将待清刷或待测的微通道板置于面电子源上方，而荧光屏放置于待测微通道板的上方。一般情况下，为了给电子一个合适的加速场，我们使MCP9输入的电压比金阴极的电压高300V，并且我们可以调节MCP输出电压与MCP9输入电压之差，即MCP9的板压，以此来控制MCP 9的增益。从而使得MCP9输出的电流密度大小连续可调。在本实施例当中，为了后续电路的设计，我们使得MCP9输出为定值，通过调节MCP9输入的大小来控制MCP的板压。
在真空度达到1×10-4pa时，打开紫外光源的电源。然后给金阴极8以及MCP9供电，面电子源即可输出面电流。本发明在本实验室的大面积MCP清刷测试系统中进行了测试。图2是我们在看到荧光屏观测到的图，这里待测微通道板是50×100mm的非标MCP，可以看出，这种面电子源确实是均匀的。

Claims (4)

1.一种大面积均匀面电子源，其特征在于，包括紫外光源(1)、光刻钢网(2)、紫外光源外壳(3)、第一金阴极夹具组件(5)、第一MCP夹具组件(6)、第二金阴极夹具组件(7)、金阴极(8)、MCP(9)、第二MCP夹具组件(10)、第三MCP夹具组件(13)、MCP夹具与金阴极夹具连接件(14)；
所述紫外光源外壳(3)位于真空室的真空玻璃窗(11)下方并与真空室底盘(4)的外底部通过真空室连接法兰(12)相固连，紫外光源外壳(3)内底部中心设置紫外光源(1)，紫外光源(1)的上方设置光刻钢网(2)；
在真空室内部，真空玻璃窗(11)的上方依次设置金阴极(8)与MCP(9)，其中金阴极(8)通过第一金阴极夹具组件(5)和第二金阴极夹具组件(7)固连在真空室内，其中，第一金阴极夹具组件(5)固定在真空玻璃窗(11)的上方，第二金阴极夹具组件(7)位于第一金阴极夹具组件(5)的内部，并对金阴极(8)供电；MCP(9)通过第一MCP夹具组件(6)、第二MCP夹具组件(10)和第三MCP夹具组件(13)固连在真空室内，其中，第一MCP夹具组件(6)位于第一金阴极夹具组件(5)的上方并通过MCP夹具与金阴极夹具连接件(14)固定，第三MCP夹具组件(13)位于第一MCP夹具组件(6)的内侧并用于给MCP(9)供电，第二MCP夹具组件(10)位于MCP(9)的上方，并对其输出端供电。
2.根据权利要求1所述的大面积均匀面电子源，其特征在于，第一金阴极夹具组件(5)的材料为聚四氟乙烯，第二金阴极夹具组件(7)的材料为304不锈钢。
3.根据权利要求1所述的大面积均匀面电子源，其特征在于，第一MCP夹具组件(6)的材料为聚四氟乙烯，第二MCP夹具组件(10)和第三MCP夹具组件(13)的材料为304不锈钢。
4.根据权利要求1所述的大面积均匀面电子源，其特征在于，所述光刻钢网(2)的材料为304不锈钢。
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