CN110446412A - 一种用于探测器的丝阵式射频电磁屏蔽窗 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于探测器的丝阵式射频电磁屏蔽窗，所述屏蔽窗包括：丝阵和至少一个导体边框；丝阵为纵向丝阵，丝阵包括若干导体丝，若干导体丝沿预设方向和密度要求进行铺设组成丝阵，导体丝一端与导体边框连接，导体丝的另一端沿着预设方向延伸后与同一导体边框连接，或与另外一个导体边框连接；预设方向为能够对探测器产生电磁干扰的电场方向或预先确定的需要重点屏蔽的电场方向；本发明中的屏蔽窗实现了具有屏蔽效果的同时能够具有良好的透过率。

Description

一种用于探测器的丝阵式射频电磁屏蔽窗

技术领域

本发明涉及电磁屏蔽技术领域，具体地，涉及一种用于探测器的丝阵式射频电磁屏蔽窗。

背景技术

在红外/可见/紫外/X光和粒子流脉冲的探测中，为了屏蔽外界电磁干扰或形成电子收集层，同时让被测光线和粒子流穿过，常采用金属丝网作为窗口。以GD-5005超快真空光电管(潘洪波，等，2009)和真空X光二极管(王红斌，等，1994)为例，均采用与阴极平行放置的金属网作为阳极收集电子。由于金属网具有镂空结构，绝大部分被探测器的可见/紫外光线和软X射线能够穿过金属网；同时，由于金属网具有射频电磁屏蔽功能，其收集电子产生电信号的能力与放置一片非镂空金属片吸收电子的特型近似相等。现有金属网采用正方形或六边形网格结构,没有区分对探测器起作用的电磁场方向，在透过率方面尚有优化空间。

发明内容

本发明提供了一种用于探测器的丝阵式射频电磁屏蔽窗，实现了具有屏蔽效果的同时能够具有良好的透过率。

发明人研究发现：在采用金属网作为电极的情形，以及采用金属网屏蔽探测器外射频电磁干扰的很多种情形下，均可以证明在金属网边界附近任意一位置只有一个方向的电场能够对探测器产生作用，而与之垂直方向的电场则不会产生影响。这一方向通常是，但不限于由探测器内部某两个分离导体间或探测器信号输出端反向馈入射频电磁信号时，馈入信号在屏蔽网表面产生的电场方向。在上述情形下，均可以采用本发明专利所涉及的丝阵式电磁屏蔽窗。该丝阵式电磁屏蔽窗选择性地沿一个方向布置丝状导体，与传统的屏蔽网相比，容易做到具有更高的透过率。当然，为了获得比传统丝网更高的透过率，本发明专利的应用范围不限于严格地只有一个方向的电场影响探测器的情形。在某些情形下，尽管不同方向的电场均可影响探测器，但由于其中某一个方向的影响占主要，也可以使用本发明专利涉及的丝阵式屏蔽网。原则上，可以由该丝阵式屏蔽网叠加一个更稀的屏蔽网的同时屏蔽产生主要和次要的影响的电磁场。显然，这种叠加亦可以通过把两个屏蔽网集成在一起实现。

为实现本发明目的，本申请提供了一种用于探测器的丝阵式射频电磁屏蔽窗，所述屏蔽窗包括：

丝阵和至少一个导体边框；丝阵为纵向丝阵，丝阵包括若干导体丝，若干导体丝沿预设方向和密度要求进行铺设组成丝阵，导体丝一端与导体边框连接，导体丝的另一端沿着预设方向延伸后与同一导体边框连接，或与另外一个导体边框连接；预设方向为能够对探测器产生电磁干扰的电场方向或预先确定的需要重点屏蔽的电场方向；对探测器的电磁干扰为射频信号耦合到探测器内部某两个分离的导体之间或探测器输出端产生影响，由上述分离导体间或探测器输出端反向溃入的射频电磁信号在屏蔽窗的内表面任意位置产生电磁场为线偏振波，具有特定的电场方向，进入屏蔽窗内的电磁场与上述线偏振方向相同的分量能够耦合到探测器内部偏压电路等关键部位或直接耦合到输出端对探测器输出结果产生影响，上述能够耦合到探测器内部关键部位或输出端的电场方向即能够对探测器产生电磁干扰的方向。

其中，导体丝沿着预设方向分布且近似铺满屏蔽窗，导体丝密度由所在位置电磁场对探测器的影响大小和屏蔽要求联合确定。在屏蔽窗内丝密度需要调整的情形下，还包括与纵向丝阵搭接在一起，用于调整丝密度的横向导体。横向导体的分布和位置关系由调整丝密度的要求确定，导体边框的位置和分布由探测器上需要通过光线或粒子流的开口边缘的位置和分布确定。

其中，该电磁屏蔽窗可以具有透光基底(当应用于光学探测器时)，屏蔽窗平铺固定在基底上，也可以没有基底。当忽略窗口厚度时，上述窗口近似为一个单连通或复连通的几何面。该屏蔽窗具一个或多个导体边框。当窗口面为单连通区域时，边框个数为1；当窗口面为复连通区域时，边框个数大于1。边框分布于窗口边缘，且每个边框的拓扑结构均为一个完整的环。边框主要起与屏蔽窗外的屏蔽导体相连接的作用。在没有基底的情形下，边框还起支撑作用。

其中，对于不同种类的光学或粒子流探测器，外部电磁场原则上可能通过多种机制产生干扰。以探测器具有一个输出端，电磁干扰主要以射频信号耦合到探测器输出端产生影响的情形为例，只要探测器内不存在非线性传输现象和双折射现象，则由探测器输出端反向溃入的射频电磁信号在屏蔽窗的内表面任意位置产生电磁场为线偏振波，具有特定的电场方向。根据电磁传输的互易定理，如果屏蔽窗有缺陷(例如镂空或开口)，由缺陷位置进入屏蔽窗内的电磁场只有与上述线偏振方向相同的分量能够耦合到输出端，而垂直方向则不能。在这种单一的情形下，对应于屏蔽窗上的任意位置，上述能够耦合到输出端的电场方向即为产生电磁干扰的方向。在电磁干扰通过别的机制(例如改变探测器内部电压)影响探测器的情形下，往往也存在这种任意位置的电磁场只有一个方向的分量能够耦合到产生影响部位的情形。当电磁干扰对探测器的影响以一个输出端或一种机制为主，或者尽管存在多个输出端或多种机制，且影响相当，但任意位置对每个输出端或每个机制产生影响的电磁场方向都相同或近似相同时，均可以选择性地只对产生影响的方向进行屏蔽。上述根据影响确定的或人为近似选择的方向，均可作为设计本发明的预设方向。

优选的，所述屏蔽窗还包括至少一个横向导体，导体丝一端与导体边框或横向导体连接，导体丝的另一端沿着预设方向延伸后与同一导体边框连接，或与另外一个导体边框连接，或与横向导体连接。

优选的，导体边框与屏蔽窗外的屏蔽导体连接。

优选的，横向导体为条形或环状导体，N根导体丝搭接在横向导体的一侧，M根的导体丝搭接在该横向导体的另一侧，M和N均为整数，且M大于N。以平面圆形屏蔽窗为例，优选的横向导体为环状，两侧分别为外侧和内侧；以锥状屏蔽窗为例，优选的横向导体为环形。

优选的，横向导体为条形或环状导体，P根导体丝搭接在横向导体的一侧，Q根的导体丝搭接在该横向导体的另一侧，P和Q均为整数，且P大于Q。

优选的，横向导体为环形导体，若干根导体丝从环形导体外部搭接在环形导体上，环形导体内部无导体丝搭接在环形导体上。

优选的，通过压接或焊接的方式，使屏蔽窗边框与周围导体形成欧姆接触。

优选的，所述周围导体为用于屏蔽电磁干扰的探测器外壳的导体，或用作探测器电极电路的导体。

优选的，当导体边框为多个时，每一个边框都分别通过压接或焊接的方式，与周围导体形成欧姆接触。其中，本发明中由大于等于1根导体丝形成的丝阵一头与边框相连接，沿着或近似沿着能够对探测器发生影响的电场分量方向分布在窗口面内，直到达到边框终止，或者到达丝数需要增加或减少的位置，通过与能够影响探测器的电场分量方向垂直或近似垂直的横向导体搭接调整丝数，调整后继续排布，或者达到影响探测器的电场分量方向汇聚到一点附近位置，通过与横向导体搭接在一起，丝数变为零。

其中，横向导体总是为一段有限长度的导体或一个环，其方向与能够影响探测器的电场分量方向垂直或近似垂直。丝数需要增加时，N根丝(N大于等于1)达到横向导体位置的，终止并将尾部从同一边搭接在横向导体上，大于N根丝一头搭接在横向导体的另一侧，继续沿着或者近似沿着能够影响探测器的电场分量方向排部。丝数需要减少时，M根丝(M大于等于2)达到横向导体位置的，终止并将尾部从同一边搭接在横向导体上，小于M根丝一头搭接在横向导体的另一侧，继续沿着或者近似沿着能够影响探测器的电场分量方向排部。当能够影响探测器的电场分量方向形成的流场汇聚到一个点时，横向导体为包围上述点的一个环，并且大于等于两根丝从横向导体的外部达到横向导体，终止并搭接在横向导体上。

其中，本发明中的屏蔽窗的使用方法为：将屏蔽窗安装在探测器需要通光(或通过粒子流)的位置。调整屏蔽窗方向和位置，使得丝的位置沿着或近似沿着能够对探测器产生影响的电场方向。通过压接或焊接的方式，使屏蔽窗边框与周围导体形成欧姆接触。所述周围导体可以是用于屏蔽电磁干扰的探测器外壳的导体，也可以是用作探测器电极电路的导体。

本申请提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本发明因为采用导体边框、所以能够与需要安装该屏蔽窗的导体形成欧姆连接，达到屏蔽的目的，或达到作为屏蔽电极使用的目的；

本发明因为采用沿着或者近似沿着能够影响探测器的电场分量方向排布，所以能够屏蔽影响探测器的射频电磁干扰，或达到作为屏蔽电极使用的目的；

本发明因为采用横向导体搭接的方式调整丝数，所以能够在丝和横向导体对被探测光线/粒子流遮挡相对较少的情形下达到较高的屏蔽指标；

本发明因为采用环形横向导体将电场方向汇聚点附近的丝数减少为零，所以能够在丝和横向导体对被探测光线/粒子流遮挡相对较少的情形下达到较高的屏蔽指标。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定；

图1是本发明原理示意图；

图2从左到右看表示丝需要加密情形搭接方式示意图，从右到左看表示丝数需要减少情形的搭接方式示意图；

图3能够影响探测器的电场方向汇聚为一点的情形下，丝数减少为零的搭接方式示意图；

图中，1——能够影响探测器的电场分量方向形成的流线示意图；2——电场分量方向的汇聚点；3——屏蔽窗的导体边框；4——分布于屏蔽窗内的导体丝；5——用于改变丝数的横向导体；6——屏蔽窗中与电场分量方向汇聚点相对应的位置；7——相对较稀的丝；8——相对较密的丝；9——横向导体；10——丝数需要减少为零情形下的丝；11——丝数需要减少为零情形下的横向导体；12——丝数需要减少为零情形的电场分量方向汇聚点位置。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在相互不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述范围内的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

请参考图1-图3，本发明实施例提供了一种丝阵式射频电磁屏蔽窗。该电磁屏蔽窗可以具有透光基底(当应用于光学探测器时)，也可以没有基底。当有基底时，屏蔽窗平铺固定在基底上。当忽略窗口厚度时，上述窗口近似为一个单连通或复连通的几何面。

该屏蔽窗具一个或多个导体边框，边框主要起与屏蔽窗外的屏蔽导体相连接的作用，每个边框的拓扑结构均为一个完整的环，且其位置分布由安装屏蔽窗的外部屏蔽导体预留开口边缘的位置决定，大小和形状与上述开口边缘相当，而上述预留开口通常由透过光线或粒子流的要求确定。屏蔽窗的边框与外部屏蔽导体通过压接或焊接的方式形成欧姆接触相连接，连接时屏蔽窗封闭或近似封闭外部导体预留的开口。为了封闭预留开口，窗口的拓扑结构由上述预留开口的拓扑结构决定。边框位于屏蔽窗所在几何面的边缘，因此当窗口面为单连通区域时，边框个数为1；当窗口面为复连通区域时，边框个数大于1。在没有基底的情形下，边框还起支撑作用。

在本发明实施例中，同时起屏蔽作用和通光作用的丝阵边缘连接在导体边框上，并近似铺满屏蔽窗所在几何面。并且该丝阵包括一个或两个部分。其中第一个部分是必须的，该部分为沿着能够对探测器发生影响的电场分量方向分布的纵向丝阵；第二部分根据需要为用于改变丝密度的横向导体。

纵向丝阵由大于等于1根导体丝组成，其一头(这里称为头部)与边框相连接。除第一根丝可以与边框任意位置相接外，导体丝的分布由导体丝方向和丝初始间隔唯一确定。每根丝都沿着或近似沿着能够对探测器发生影响的电场分量方向分布在窗口面内。导体丝与导体丝的初始间隔由初始位置电磁场的影响大小和屏蔽要求有关。影响越大，屏蔽要求越高，丝越密；反之亦然。

在本发明实施例中，导体丝的另一头(这里称为尾部)达到同一个边框或不同边框的另一个位置，结束并连接在边框上。或者，在以下条件之一出现或同时出现的情形下，丝阵的丝密度需要调整，丝阵包含第二个部分横向导体部分。横向导体是与能够对探测器发生影响的电场分量方向相垂直或近似垂直的导体。纵向丝阵的丝通过与横向导体相搭接的方式改变丝数，从而改变丝密度。横向导体总是为一段有限长度的导体或一个环。除丝数改变为零的情形外，改变了丝数的丝继续沿着或近似沿着能够影响探测器的电场分量方向排部，不再经过丝数调整或者再经过一次调整，或者再经过多次丝数调整后，达到边框并将尾部搭接在边框上。条件包括：条件一、能够影响探测器的电场分量方向所在流线之间的距离发生变化，条件二、沿着丝方向的不同位置，探测器受干扰电场的影响大小发生变化。

上述与横向导体的搭接分为三种情况。一、丝密度需要变高；二、丝密度需要变低；丝密度需要变为零。当丝密度需要变高时，N(N大于等于1)根丝的丝尾从同一边搭接在横向导体上，再由大于N根丝的丝头从另一边搭接在横向导体上，继续沿着或者近似沿着能够影响探测器的电场分量方向排部。当丝密度需要变低时，M(M大于等于2)根丝的丝尾从同一边搭接在横向导体上，再由小于M根丝的丝头从另一边搭接在横向导体上，继续沿着或者近似沿着能够影响探测器的电场分量方向排部。当能够影响探测器的电场分量方向形成的流场汇聚到一个点时，在这个点附近将出现丝密度需要变为零的情况。在这种情况下，横向导体为包围上述点的一个环，达到横向导体的丝阵含有大于等于两根丝，这两个丝的丝尾均从环的外部搭界在上述环上。环的内部不再接丝。

本发明中的屏蔽窗使用方法为：将屏蔽窗安装在探测器需要通过光线(或通过粒子流)而在外壳或电极导体上预留的开口位置。调整屏蔽窗方向和位置，使得丝的位置沿着或近似沿着能够对探测器产生影响的电场方向。通过压接或焊接的方式，使屏蔽窗边框与周围导体形成欧姆接触。所述周围导体可以是用于屏蔽电磁干扰的探测器外壳的导体，也可以是用作探测器电极电路的导体。

在探测器需要使用屏蔽窗的几何边界布置3；然后，将4的一头搭接自3上，4沿着或近似沿着影响探测器的电场分量方向排部，直到达到3或丝数需要发生改变；在到达3的情形下，4终止并将另一头搭接在3上；在丝数需要增多的情形下，7到达需要增多的位置，7终止并将尾部搭接在9的一边，将8的一头搭接在9的另一边，8继续沿着或近似沿着影响探测器的电场分量方向排部；在丝数需要减少的情形下，8达到需要减少的位置，将8终止并将尾部搭接在9的一边，将7的一头搭接在9的另一边，7继续沿着或近似沿着影响探测器的电场分量方向排部；在遇到影响探测器的电场分量方向汇聚到一点的情形，10达到12附近，将10终止并将其尾部从11的外围搭接在11上。在4的排布过程中，要么达到3，终止并搭接在3上；要么遇到丝数需要增加或减少的情况，将丝数调整后继续排布；要么遇到丝数需要变为零的情形，结束排布。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种用于探测器的丝阵式射频电磁屏蔽窗，其特征在于，所述屏蔽窗包括：

丝阵和至少一个导体边框；丝阵为纵向丝阵，丝阵包括若干导体丝，若干导体丝沿预设方向和密度要求进行铺设组成丝阵，导体丝一端与导体边框连接，导体丝的另一端沿着预设方向延伸后与同一导体边框连接，或与另外一个导体边框连接；预设方向为能够对探测器产生电磁干扰的电场方向或预先确定的需要重点屏蔽的电场方向；对探测器的电磁干扰为射频信号耦合到探测器内部某两个分离的导体之间或探测器输出端产生影响，由上述分离导体间或探测器输出端反向溃入的射频电磁信号在屏蔽窗的内表面任意位置产生电磁场为线偏振波，具有特定的电场方向，进入屏蔽窗内的电磁场与上述线偏振方向相同的分量能够耦合到探测器内部或输出端，上述能够耦合到探测器内部或输出端的电场方向即能够对探测器产生电磁干扰的方向。

2.根据权利要求1所述的用于探测器的丝阵式射频电磁屏蔽窗，其特征在于，所述屏蔽窗还包括至少一个横向导体，导体丝一端与导体边框或横向导体连接，导体丝的另一端沿着预设方向延伸后与同一导体边框连接，或与另外一个导体边框连接，或与横向导体连接。

3.根据权利要求1或2所述的用于探测器的丝阵式射频电磁屏蔽窗，其特征在于，所述屏蔽窗还包括基底，屏蔽窗平铺固定在基底上。

4.根据权利要求1或2所述的用于探测器的丝阵式射频电磁屏蔽窗，其特征在于，导体边框与屏蔽窗外的屏蔽导体连接。

5.根据权利要求2所述的用于探测器的丝阵式射频电磁屏蔽窗，其特征在于，横向导体为条形或环状导体，N根导体丝搭接在横向导体的一侧，M根的导体丝搭接在该横向导体的另一侧，M和N均为整数，且M大于N。

6.根据权利要求2所述的用于探测器的丝阵式射频电磁屏蔽窗，其特征在于，横向导体为条形或环状导体，P根导体丝搭接在横向导体的一侧，Q根的导体丝搭接在该横向导体的另一侧，P和Q均为整数，且P大于Q。

7.根据权利要求2所述的用于探测器的丝阵式射频电磁屏蔽窗，其特征在于，横向导体为环形导体，若干根导体丝从环形导体外部搭接在环形导体上，环形导体内部无导体丝搭接在环形导体上。

8.根据权利要求1或2所述的用于探测器的丝阵式射频电磁屏蔽窗，其特征在于，通过压接或焊接的方式，使屏蔽窗边框与周围导体形成欧姆接触。

9.根据权利要求8所述的用于探测器的丝阵式射频电磁屏蔽窗，其特征在于，所述周围导体为用于屏蔽电磁干扰的探测器外壳的导体，或用作探测器电极电路的导体。

10.根据权利要求1或2所述的用于探测器的丝阵式射频电磁屏蔽窗，其特征在于，当导体边框为多个时，每一个边框都分别通过压接或焊接的方式，与周围导体形成欧姆接触。