CN113539780A - 气体电子倍增器复合膜及包含其的气体电子倍增器和检测装置 - Google Patents
气体电子倍增器复合膜及包含其的气体电子倍增器和检测装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113539780A CN113539780A CN202010282876.5A CN202010282876A CN113539780A CN 113539780 A CN113539780 A CN 113539780A CN 202010282876 A CN202010282876 A CN 202010282876A CN 113539780 A CN113539780 A CN 113539780A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- electrode
- holes
- electrode plate
- width
- electron multiplier
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims description 19
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims description 19
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims description 47
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 89
- 239000000463 material Substances 0.000 description 13
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 12
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 description 10
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 9
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 7
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 5
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 4
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 4
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 3
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 3
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 2
- -1 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002390 adhesive tape Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000012943 hotmelt Substances 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J43/00—Secondary-emission tubes; Electron-multiplier tubes
- H01J43/04—Electron multipliers
- H01J43/06—Electrode arrangements
- H01J43/18—Electrode arrangements using essentially more than one dynode
- H01J43/22—Dynodes consisting of electron-permeable material, e.g. foil, grid, tube, venetian blind
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
- G01T1/16—Measuring radiation intensity
- G01T1/185—Measuring radiation intensity with ionisation chamber arrangements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J43/00—Secondary-emission tubes; Electron-multiplier tubes
- H01J43/04—Electron multipliers
- H01J43/06—Electrode arrangements
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
Abstract
本发明提供一种气体电子倍增器及包含其的检测装置。该气体电子倍增器包括：一第一电极板，包含多个第一孔洞，且该些第一孔洞的至少之一具有一第一宽度；一第二电极板，与该第一电极板相对设置，其中，该第二电极板包含多个第二孔洞，且该些第二孔洞的至少之一具有一第二宽度；以及一收集电极，该第二电极板设置于该第一电极板与该收集电极之间；其中，该第一宽度大于该第二宽度。
Description
技术领域
本发明是关于一种气体电子倍增器复合膜及包含其的气体电子倍增器和检测装置，尤指一种包括具有特殊设计的气体电子倍增器复合膜的气体电子倍增器及包含其的检测装置。
背景技术
已知气体电子倍增器(gaseous electron multiplier，GEM)在高能物理实验具有广泛应用，例如可用于X射线、带电粒子及中子的探测；电磁波的检测；或者可进一步用于成像系统，应用于医学领域等。
气体电子倍增器可通过GEM膜中的微孔结构，在强电场的作用下，利用微孔内的电子雪崩效应(electron avalanche effect)，使电子倍增达到信号放大的效果。据此，GEM膜中的微孔结构的设计，与电子倍增效果有关。因此，有必要持续对GEM膜进行改善，以获得更好的电子倍增效果。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种气体电子倍增器及包含其的检测装置，可改善GEM膜的电子倍增效果或可靠性。
为达成上述目的，本发明提供一种气体电子倍增器，该气体电子倍增器包括：一第一电极板，包括多个第一孔洞，且该些第一孔洞的至少之一具有一第一宽度；一第二电极板，与该第一电极板相对设置，其中，该第二电极板包括多个第二孔洞，且该些第二孔洞的至少之一具有一第二宽度；以及一收集电极，该第二电极板设置于该第一电极板与该收集电极之间；其中，该第一宽度大于该第二宽度。
本发明也提供一种检测装置，包括一气体电子倍增器，包括：一第一电极板，包括多个第一孔洞，且该些第一孔洞的至少之一具有一第一宽度；一第二电极板，与该第一电极板相对设置，其中，该第二电极板包括多个第二孔洞，且该些第二孔洞的至少之一具有一第二宽度；以及一收集电极，该第二电极板设置于该第一电极板与该收集电极之间；其中，该第一宽度大于该第二宽度。
本发明还提供一种气体电子倍增器复合膜，包括：一第一电极板，包括多个第一孔洞，且该些第一孔洞的至少之一具有一第一宽度；以及一第二电极板，与该第一电极板相对设置，其中，该第二电极板包括多个第二孔洞，且该些第二孔洞的至少之一具有一第二宽度；其中，该第一宽度大于该第二宽度。
附图说明
图1为本发明的气体电子倍增器的剖面图。
图2为实施例1的气体电子倍增器的俯视图。
图3为沿着图2的I-I’剖线的剖面图。
图4为实施例2的气体电子倍增器的剖面图。
图5为实施例3的气体电子倍增器的剖面图。
图6A及图6B为实施例4的气体电子倍增器的剖面图。
图7为实施例5的气体电子倍增器的剖面图。
图8为本发明的检测装置的示意图。
图9为本发明的检测装置的操作流程图。
[附图标记说明]
100 气体电子倍增器复合膜
200 检测装置
1 收集电极
2 气体电子倍增器复合膜
3 漂移电极
4 第一电极板
41 第一绝缘层
42 第一上电极
43 第一下电极
44 第一孔洞
5 第二电极板
51 第二绝缘层
52 第二上电极
53 第二下电极
54 第二孔洞
61 第一间隔物层
61A 第一间隔物单元
62 第二间隔物层
62A 第二间隔物单元
71 第一黏着层
72 第二黏着层
8 第三电极板
81 第三绝缘层
82 第三上电极
83 第三下电极
84 第三孔洞
P 突起
42W、43W 侧壁
E1 上边缘
E2 下边缘
42d 距离
W1 第一宽度
W2 第二宽度
W3 第三宽度
T1、T2、T3 厚度
A1、A2 投影面积
R1 孔洞分布区
R2 周边区
X 第一方向
Y 第二方向
Z 第三方向
FI～F6 步骤
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
以下是通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点与效果。本发明也可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可针对不同观点与应用，在不悖离本发明的精神下进行各种修饰与变更。
再者，说明书与权利要求中所使用的序数例如”第一”、”第二”、”第三”等的用词，以修饰权利要求的元件，其本身并不意含或代表该请求元件有任何之前的序数，也不代表某一请求元件与另一请求元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一请求元件得以和另一具有相同命名的请求元件能作出清楚区分。
在本发明中，“几乎”、“约”、“大约”、“大致”的用语通常表示在一给定值或范围的20％之内，或10％之内，或5％之内，或3％之内，或2％之内，或1％之内，或0.5％之内。在此给定的数量为大约的数量，也即在没有特定说明“几乎”、“约”、“大约”、“大致”的情况下，仍可隐含“几乎”、“约”、“大约”、“大致”的含义。
此外，本说明书和权利要求所提及的位置，例如“之上”、“上”或“上方”，可指所述两元件直接接触，或可指所述两元件非直接接触。
以下将详细说明本发明的气体电子倍增器的局部结构，但本发明并不局限于以下示例性的实施例，本发明的实施例可互相结合应用或与其他已知结构互相结合，而形成另一实施例。
实施例1
图1为本发明的气体电子倍增器100的剖面图。图1显示X、Y、Z坐标。第一方向为X方向、第二方向为Y方向、第三方向为Z方向，彼此为不同方向。例如，第一方向X、第二方向Y、第三方向Z彼此为互相垂直。如图1所示，在Z方向上，气体电子倍增器100包括一收集电极1；一气体电子倍增器复合膜2；以及一漂移电极3。气体电子倍增器复合膜2可设置在收集电极1和漂移电极3之间。可在气体电子倍增器100之中提供带电粒子，例如，X射线带电粒子。当在收集电极1、漂移电极3和气体电子倍增器复合膜2施加合适电压时，由X射线产生的初始电子在漂移电极3的作用下进入气体电子倍增器复合膜2中的微孔)图未示)，初始电子进入微孔后发生电子雪崩使电子倍增放大，接着，倍增后的电子到达收集电极1，由收集电极1收集信号，外加电路系统可将收集到的信号读出，由此实现信号放大。
图2为本实施例的气体电子倍增器100的俯视图，其中，省略了漂移电极3。图3为沿着图2的I-I’剖线的剖面图。如图3所示，气体电子倍增器复合膜2包括一第一电极板4，以及一第二电极板5。第一电极板4与第二电极板5相对设置。第一电极板4具有微孔。具体而言，第一电极板4包括多个第一孔洞44，第一孔洞44的至少之一可具有一第一宽度W1。第二电极板5具有微孔。具体而言，第二电极板5包括多个第二孔洞54，第二孔洞54的至少之一可具有一第二宽度W2。在本实施例中，第一孔洞44及第二孔洞54分别可指第一电极板4和第二电极板5的电极板孔洞，因此，第一孔洞44可为第一电极板孔洞，第二孔洞54可为第二电极板孔洞。
继续参考图3，详细而言，第一电极板4可包括一第一上电极42、一第一下电极43和一第一绝缘层41。第一绝缘层41设置于第一上电极42和第一下电极43之间，且多个第一孔洞44贯穿第一上电极42、第一下电极43和第一绝缘层41。第一电极板4的制造方法并没有一定限制。依据一些实施例，可提供一绝缘层，在第三方向(Z方向)上，分别在绝缘层的两侧形成电极层。然后，对于绝缘层和其两侧的电极层进行图案化工艺，而形成图案化的第一绝缘层41、第一上电极42、第一下电极43，并且形成多个第一孔洞44。形成电极层的方式，例如可使用沉积法，但不以此为限。图案化工艺可使用微影工艺和/或刻蚀工艺，但不以此为限。绝缘层和其两侧的电极层可使用相同或不同的图案化工艺。再者，绝缘层的图案化工艺可包括机械钻孔工艺或激光钻孔工艺。依据一些实施例，第二电极板5可包括一第二上电极52、一第二下电极53和第二绝缘层51。第二绝缘层51设置于第二上电极52和第二下电极53之间，且多个第二孔洞54贯穿第二上电极52、第二下电极53和第二绝缘层51。第二电极板5的制造方法并没有一定限制，可以上述第一电极板4类似的工艺，在此不再赘述。
继续参考图3，可将第一电极板4和第二电极板5组合成气体电子倍增器复合膜2。依据一些实施例，可将第一间隔物层61设置于第一电极板4与第二电极板5之间。第一间隔物层61的制造方式并没有限制。例如，可在第二电极板5上形成一间隔物层，然后进行图案化，而得到第一间隔物层61，然后，将第一电极板4与第二电极板5以第一黏着层71进行对组，以形成本实施例的气体电子倍增器复合膜2。依据另外的实施例，也可在第一电极板4上形成一间隔物层，然后进行图案化，而得到第一间隔物层61。如图3所示，沿着第一方向(X方向)上，气体电子倍增器复合膜2可分为孔洞分布区R1和周边区R2，周边区R2可邻近于孔洞分布区R1。例如，周边区R2可围绕孔洞分布区R1设置。如此，组合后的气体电子倍增器复合膜2包括第一电极板4、第二电极板5、第一间隔物层61和第一黏着层71。沿着第三方向(Z方向)上，第一间隔物层61和第一黏着层71设置在第一电极板4和第二电极板5之间。沿着第一方向(X方向)上，第一间隔物层61可设置在孔洞分布区R1内，第一黏着层71可设置在周边区R2内。
如图3所示，第一间隔物层61可包括多个第一间隔物单元61A。多个第一间隔物单元61A、多个第一孔洞44、多个第二孔洞54设置在孔洞分布区R1内。依据一些实施例，如图2所示，在第三方向(Z方向)上，多个第一孔洞44的其中之一可与多个第二孔洞54的其中之一有部分重迭。依据一些实施例，在第三方向(Z方向)上，多个第一孔洞44的其中之一可与多个第二孔洞54的其中之一为不重迭。依据一些实施例，在第三方向(Z方向)上，多个第一间隔物单元61A的其中之一与多个第一孔洞44的其中之一不重迭，且与多个第二孔洞54的其中之一不重迭。
在此，第一绝缘层41及第二绝缘层51的材料并无特别限制。例如第一绝缘层41及第二绝缘层51可为一刚性基板，例如玻璃、石英、亚克力等。第一绝缘层41及第二绝缘层51也可为一可挠性基板，其材料可包含聚碳酸酯(polycarbonate，PC)、聚酰亚胺(polyimide，PI)、聚丙烯(polypropylene，PP)、聚对苯二甲酸二乙酯(polyethylene terephthalate，PET)或其他塑胶材料。此外，第一绝缘层41与第二绝缘层51的材料可为相同或不相同。在此，第一上电极42、第一下电极43、第二上电极52及第二下电极53的材料并无特别限制，例如可包括金属，例如铜、钼、铝、钛、其他适合的金属或其组合，且可使用相同或不同的材料制备。在此，前述的刻蚀工艺为化学性刻蚀、物理性刻蚀或其组合，但本发明并不局限于此。当第一绝缘层41或第二绝缘层51使用刚性材料时，可选择性地包括激光钻孔而形成上述的第一孔洞44和第二孔洞54，以提高孔洞的加工效率及孔位精准度。在此，第一间隔物层61的材料并无特别限制，例如可为聚酰亚胺或光阻材料。当第一间隔物层61为光阻材料时，其可为感光间隙子(photo spacer)。在此，第一黏着层71的材料并无特别限制，例如可为玻璃胶、光学胶、硅胶、胶带、热熔胶、AB胶、双组份胶黏剂、聚合物胶材或其组合，但本发明并不局限于此。
如图2及图3所示，本实施例的气体电子倍增器100包括：一第一电极板4，包括多个第一孔洞44，且第一孔洞44的至少之一具有一第一宽度W1；一第二电极板5，与第一电极板4相对设置，其中，第二电极板5包括多个第二孔洞54，且第二孔洞54的至少之一具有一第二宽度W2；以及一收集电极1，第二电极板5设置于第一电极板4与收集电极1之间。依据一些实施例，第一孔洞44的至少之一的第一宽度W1可与第二孔洞54的至少之一的第二宽度W2为不同，例如，第一宽度W1可大于第二宽度W2。依据一些实施例，如图3所示，第一宽度W1和第二宽度W2可为沿着第一方向X的宽度。依据一些实施例，第一宽度W1和第二宽度W2可为沿着第二方向Y的宽度。或者，依据一些实施例，第一宽度W1和第二宽度W2可为在XY平面上的最大宽度，例如为平行于收集电极1的方向上的宽度。依据一些实施例，第一宽度W1和第二宽度W2可为沿着相同方向上所测量的最大宽度。或者，依据一些实施例，第一宽度W1和第二宽度W2可为沿着相同方向上所测量的最小宽度。第一宽度W1和第二宽度W2可同时以最大宽度作测量。或者，第一宽度W1和第二宽度W2可同时以最小宽度作测量。为方便说明，图3仅以孔洞的最大宽度作标示。当孔洞的宽度(即孔径)愈小，孔洞中心的电场愈强，则电子倍增效果愈好。依据一些实施例，可适当设计第一宽度W1和第二宽度W2。第一宽度W1可为60～100μm的范围之间。第二宽度W2可为30～50μm的范围之间。依据一些实施例，第二电极板5可设置于第一电极板4与收集电极1之间，也即，第一电极板4的位置为较远离收集电极1，第二电极板5的位置为较接近收集电极1。依据一些实施例，通过上述第一电极板4和第二电极板5中的孔洞宽度设计，第一电极板4具有较大宽度的第一孔洞44，可使得有较多带电粒子通过孔洞，第二电极板5具有较小宽度的第二孔洞54，可提高带电粒子的能量增益，因此可获得良好的电子倍增效果。
当孔洞的大小固定时，孔洞间彼此的间距愈小，即孔洞密度愈高，则位置解析度愈好。孔洞密度取决于孔洞本身的宽度和/或孔洞之间的间距。于本实施例的一形式中，第一孔洞44的密度不同于第二孔洞54的密度。更具体地，第二孔洞54的密度可大于第一孔洞44的密度，以提高气体电子倍增器的位置解析度。依据一些实施例，孔洞密度可为单位面积下的孔洞数量，或者，可为单位长度下的孔洞数量。
对于第一电极板4中的第一绝缘层41，以及第二电极板5中的第二绝缘层51，可适当设计厚度。第一绝缘层41的厚度T1可为0.5～数十mm的范围之间，第二绝缘层51的厚度T2可为0.5～数十mm的范围之间。依据一些实施例，第一绝缘层41的厚度T1可大于第二绝缘层51的厚度T2。如此，可提高第一电极板4和第二电极板5的耐压性，避免上电极与下电极产生短路现象。
实施例2
图4为本实施例的气体电子倍增器的剖面图。本实施例的气体电子倍增器与实施例1相似，除了以下差异。
和图3的气体电子倍增器不同的是，如图4所示，本实施例的气体电子倍增器100更包括一第三电极板8，设置于第二电极板4与该收集电极1之间，其中，该第三电极板8包括多个第三孔洞84。在本实施例中，第三电极板8更包括一第三上电极81、一第三下电极82及一第三绝缘层83，其中，第三绝缘层83设置于第三上电极81与第三下电极82之间，且第三孔洞84贯穿第三上电极81、第三下电极82和第三绝缘层83。第三电极板8的制造方式，与上述第一电极板4的制造方式类似，在此不再赘述。气体电子倍增器复合膜2的组合方式，如上述图3所示，在此不再赘述。如图4所示，组合后的气体电子倍增器复合膜2包括第一电极板4、第二电极板5、第三电极板8、第一间隔物层61、第二间隔物层62、第一黏着层71以及第二黏着层72。沿着第三方向(Z方向)上，第一间隔物层61和第一黏着层71设置在第一电极板4和第二电极板5之间，第二间隔物层62和第二黏着层72设置在第二电极板5和第三电极板8之间。沿着第一方向(X方向)上，第一间隔物层61可设置在孔洞分布区R1内，第一黏着层71可设置在周边区R2内，第二间隔物层62可设置在孔洞分布区R1内，第二黏着层72可设置在周边区R2内。第二间隔物层62的制造方法没有限制，可以上述第一间隔物层61类似的工艺制备，在此不再赘述。
如图4所示，第二间隔物层62可包括多个第二间隔物单元62A，且设置在孔洞分布区R1内。依据一些实施例，在第三方向(Z方向)上，多个第三孔洞84的其中之一可与多个第二孔洞54的其中之一有部分重迭。依据一些实施例，多个第三孔洞84的其中之一可与多个第二孔洞54的其中之一不重迭。依据一些实施例，在第三方向(Z方向)上，多个第二间隔物单元62A的其中之一与多个第一孔洞44的其中之一不重迭，与多个第二孔洞54的其中之一不重迭，且与多个第三孔洞84的其中之一不重迭。
在本实施例中，第三孔洞84的至少之一具有一第三宽度W3，且第二宽度W2大于该第三宽度W3。第三宽度W3的定义与上述第一宽度W1、第二宽度W2的定义类似，在此不再赘述。第三宽度W3可为小于或等于50μm以下，例如，可为25～50μm的范围之间，可为5～30μm的范围之间，可为1～30μm的范围之间。通过上述上下电极板中的孔洞宽度设计，第三电极板8具有较小宽度的第三孔洞84，可提高带电粒子的能量增益，因此可获得良好的电子倍增效果。
在本实施例的一形式中，第三孔洞84的密度不同于第一孔洞44的密度或第二孔洞54的密度。更具体地，第二孔洞54的密度介于第一孔洞44的密度与第三孔洞84的密度之间，可提高气体电子倍增器的位置解析度。
在本实施例的一形式中，对于第二电极板5中的第二绝缘层51，以及第三电极板8中的第二绝缘层81，可适当设计厚度。第二绝缘层51的厚度T2可大于第三绝缘层81的厚度T3。更具体地，第二绝缘层51的厚度T2可介于第一绝缘层41的厚度T1与第三绝缘层81的厚度T3之间。如此，可提高第一电极板4、第二电极板5、第三电极板8的耐压性，避免上电极与下电极产生短路现象，
实施例3
图5为本实施例的气体电子倍增器的剖面图。本实施例的气体电子倍增器与实施例2相似，除了以下差异。
如图5所示，本实施例的第二间隔物层62的密度大于第一间隔物层61的密度，因此第二间隔物层62具有较高的支撑强度。依据一些实施例，间隔物的密度可为单位面积下的间隔物数量，或者，可为单位长度下的间隔物数量。
第一间隔物层61与第二间隔物层62可使用相同或不相同的材料制备，例如可为聚酰亚胺或光阻材料，但本发明并不局限于此。
实施例4
图6A为本实施例的气体电子倍增器的剖面图。图6B为图6A的部分放大图。本实施例的气体电子倍增器与实施例3相似，除了以下差异。
如图6A所示，第一电极板4中的第一绝缘层41，在X方向上，可具有不同的宽度。例如，第一电极板4中的第一绝缘层41具有一突起P，第一绝缘层41在突起P的位置上有较大的宽度。如图6A及图6B所示，由于在长时间操作下，电荷容易蓄积于电极板孔洞侧壁，更具体地，电荷容易蓄积在电极板孔洞侧壁的绝缘层突起P处，导致产生打火现象，而损坏器件。因此，如图6B所示，于收集电极1的法线方向(Z方向)上，将第一上电极42在收集电极1的投影面积A1设计成不同于第一下电极43在收集电极1的投影面积A2，可避免电荷蓄积于电极板孔洞侧壁的突起P处，降低产生打火现象的风险，可提升气体电子倍增器的可靠性。所述第一上电极42在收集电极1的投影面积A1是指第一上电极42在第三方向(Z方向)上的最大投影面积，相似地，第一下电极43在收集电极1的投影面积A2是指第一下电极43在第三方向(Z方向)上的最大投影面积。在本实施例中，第一上电极42在收集电极1的投影面积A1小于第一下电极43在收集电极1的投影面积A2，但本发明并不局限于此，在本实施例的其他形式中，也可将第一上电极42在收集电极1的投影面积A1设计成大于第一下电极43在收集电极1的投影面积A2。
在本实施例中，如图6A所示，第二上电极52在收集电极1的投影面积不同于第二下电极53在收集电极1的投影面积。更具体地，本实施例设计第二上电极52在收集电极1的投影面积小于第二下电极53在收集电极1的投影面积，可达到提升气体电子倍增器可靠性的效果。相似地，也可将第二上电极52在收集电极1的投影面积设计成大于第二下电极53在收集电极1的投影面积，也可达到提升气体电子倍增器可靠性的效果。所述第二上电极52于收集电极1的投影面积是指第二上电极52在第三方向(Z方向)上的最大投影面积，相似地，第二下电极53在收集电极1的投影面积是指第二下电极53在第三方向(Z方向)上的最大投影面积。再者，如图6B所示，第一上电极42可具有倾斜的侧壁42W，可与第一绝缘层41的上边缘E1有一距离42d，42d可大于0。第一下电极43可具有倾斜的侧壁43W，可与第一绝缘层411的下边缘E2对齐。或者，依据一些实施例(虽然未显示)，第一下电极43的侧壁43W也可与第一绝缘层411的下边缘E2有一距离，此距离可不为0。
此外，虽然图6A未示出，但也可将第三上电极82在收集电极1的投影面积设计成不同于第三下电极83在收集电极1的投影面积，以进一步提升气体电子倍增器的可靠性。所述第三上电极82在收集电极1的投影面积是指第三上电极82在第三方向(Z方向)上的最大投影面积，相似地，第三下电极83在收集电极1的投影面积是指第三下电极83在第三方向(Z方向)上的最大投影面积。
实施例5
图7为本实施例的气体电子倍增器的剖面图。本实施例的气体电子倍增器与实施例2相似，除了以下差异。
如图7所示，在本实施例中，孔洞侧壁不具有如图6B所示的突起P的结构，因此，可避免电荷蓄积于孔洞侧壁的突起P处。更具体地，在收集电极1的法线方向上，第一上电极42在收集电极1的投影面积大致等于第一下电极43在收集电极1的投影面积，且第一上电极42在收集电极1的投影面积大致等于第一绝缘层41在收集电极1的投影面积。所述第一上电极42在收集电极1的投影面积是指第一上电极42在第三方向(Z方向)上的最大投影面积，第一下电极43在收集电极1的投影面积是指第一下电极43在第三方向(Z方向)上的最大投影面积，相似地，第一绝缘层41在收集电极1的投影面积是指第一绝缘层41在第三方向(Z方向)上的最大投影面积。
相似地，第二上电极52在收集电极1的投影面积大致等于第二下电极53在收集电极1的投影面积，且第二上电极52在收集电极1的投影面积大致等于第二绝缘层51在收集电极1的投影面积。第三上电极82在收集电极1的投影面积大致等于第三下电极83在收集电极1的投影面积，且第三上电极82在收集电极1的投影面积大致等于第三绝缘层81在收集电极1的投影面积。所述第二上电极52在收集电极1的投影面积、第二上电极52在收集电极1的投影面积、第二绝缘层51在收集电极1的投影面积、第三上电极82在收集电极1的投影面积、第三下电极83在收集电极1的投影面积以及第三绝缘层81在收集电极1的投影面积的定义如第一上电极42在收集电极1的投影面积相似，在此不再赘述。
实施例6
本实施例提供一种检测装置200，如图8所示，检测装置200包括如实施例1至实施例5任一实施例所示的气体电子倍增器100，但本发明并不局限于此，各实施例的特征可互相结合而形成另一实施例。
图9为本实施例的检测装置的操作流程图。如图9所示，当欲进行检测时，步骤F1，提供一X射线，使X射线入射至检测装置。步骤F2，X射线产生初始电子。步骤F3，初始电子在气体电子倍增器的漂移电极作用下进入电极板的孔洞中。步骤F4，初始电子在孔洞中发生电子倍增。接着，在收集电极作用下，步骤F5，倍增后的电子到达收集电极。步骤F6，收集电极收集信号并被电路系统读出。
综上所述，依据一些实施例，气体电子倍增器100中的第一电极板4和第二电极板5中的孔洞有不同宽度的设计，较远离收集电极1的第一电极板4有较大宽度的第一孔洞44，可使得有较多带电粒子通过第一孔洞44，较接近收集电极1的第二电极板5有较小宽度的第二孔洞54，可提高带电粒子的能量增益，因此可获得良好的电子倍增效果。
以上的具体实施例应被解释为仅仅是说明性的，而不以任何方式限制本公开的其余部分，且不同实施例间的特征，只要不互相冲突均可混合搭配使用。
Claims (10)
1.一种气体电子倍增器，其特征在于，包括：
一第一电极板，包括多个第一孔洞，且该些第一孔洞的至少之一具有一第一宽度；
一第二电极板，与该第一电极板相对设置，其中，该第二电极板包含多个第二孔洞，且该些第二孔洞的至少之一具有一第二宽度；以及
一收集电极，该第二电极板设置于该第一电极板与该收集电极之间；
其中，该第一宽度大于该第二宽度。
2.根据权利要求1所述的气体电子倍增器，其特征在于，该些第一孔洞的密度不同于该些第二孔洞的密度。
3.根据权利要求2所述的气体电子倍增器，其特征在于，该些第二孔洞的密度大于该些第一孔洞的密度。
4.根据权利要求1所述的气体电子倍增器，其特征在于，该气体电子倍增器更包括一第三电极板，设置于该第二电极板与该收集电极之间，其中，该第三电极板包括多个第三孔洞，该些第三孔洞的至少之一具有一第三宽度，且该第二宽度大于该第三宽度。
5.根据权利要求4所述的气体电子倍增器，其特征在于，该些第二孔洞的密度介于该些第一孔洞的密度与该些第三孔洞的密度之间。
6.根据权利要求1所述的气体电子倍增器，其特征在于，该气体电子倍增器更包括一第三电极板、一第一间隔物层及一第二间隔物层，其中，该第三电极板设置于该第二电极板与该收集电极之间，且包括多个第三孔洞，该第一间隔物层设置于该第一电极板与该第二电极板之间，该第二间隔物层设置于该第二电极板与该第三电极板之间，且该第一间隔物层的密度小于该第二间隔物层的密度。
7.根据权利要求1所述的气体电子倍增器，其特征在于，该第一电极板更包括一第一上电极、一第一下电极和一第一绝缘层，其中，该第一绝缘层设置于该第一上电极与该第一下电极之间，且该些第一孔洞贯穿该第一上电极、该第一下电极和该第一绝缘层，在该收集电极的法线方向上，该第一上电极在该收集电极的投影面积不同于该第一下电极在该收集电极的投影面积。
8.根据权利要求1所述的气体电子倍增器，其特征在于，该第一电极板更包括一第一上电极、一第一下电极和一第一绝缘层，其中，该第一绝缘层设置于该第一上电极与该第一下电极之间，且该些第一孔洞贯穿该第一上电极、该第一下电极和该第一绝缘层，该第二电极板更包括一第二上电极、一第二下电极和一第二绝缘层，其中，该第二绝缘层设置于该第二上电极与该第二下电极之间，且该些第二孔洞贯穿该第二上电极、该第二下电极和该第二绝缘层，且该第一绝缘层的厚度大于该第二绝缘层的厚度。
9.一种检测装置，其特征在于，包括一气体电子倍增器，包括：
一第一电极板，包括多个第一孔洞，且该些第一孔洞的至少之一具有一第一宽度；
一第二电极板，与该第一电极板相对设置，其中，该第二电极板包括多个第二孔洞，且该些第二孔洞的至少之一具有一第二宽度；以及
一收集电极，该第二电极板设置于该第一电极板与该收集电极之间；
其中，该第一宽度大于该第二宽度。
10.一种气体电子倍增器复合膜，其特征在于，包括：
一第一电极板，包括多个第一孔洞，且该些第一孔洞的至少之一具有一第一宽度；以及
一第二电极板，与该第一电极板相对设置，其中，该第二电极板包括多个第二孔洞，且该些第二孔洞的至少之一具有一第二宽度；
其中，该第一宽度大于该第二宽度。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010282876.5A CN113539780A (zh) | 2020-04-10 | 2020-04-10 | 气体电子倍增器复合膜及包含其的气体电子倍增器和检测装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010282876.5A CN113539780A (zh) | 2020-04-10 | 2020-04-10 | 气体电子倍增器复合膜及包含其的气体电子倍增器和检测装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113539780A true CN113539780A (zh) | 2021-10-22 |
Family
ID=78087778
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010282876.5A Pending CN113539780A (zh) | 2020-04-10 | 2020-04-10 | 气体电子倍增器复合膜及包含其的气体电子倍增器和检测装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113539780A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115863121A (zh) * | 2023-02-21 | 2023-03-28 | 中国科学技术大学 | 一种微井型探测器及其制备方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3914634A (en) * | 1971-12-23 | 1975-10-21 | Philips Corp | Channel plate acting as discrete secondary-emissive dynodes |
| WO1999021211A1 (en) * | 1997-10-22 | 1999-04-29 | European Organization For Nuclear Research | Radiation detector of very high performance and planispherical parallax-free x-ray imager comprising such a radiation detector |
| US20090084972A1 (en) * | 2006-03-02 | 2009-04-02 | Riken | Gas Electron Multiplier and Manufacturing Method for Gas Electron Multiplication Foil Used for Same as Well as Radiation Detector Using Gas Electron Multiplier |
| US20090261265A1 (en) * | 2005-12-16 | 2009-10-22 | Chang Hie Hahn | Apparatus and method for array gem digital imaging radiation detector |
| US20100225221A1 (en) * | 2009-03-06 | 2010-09-09 | Hamamatsu Photonics K.K. | Electron multipler and electron detector |
| JP2013044732A (ja) * | 2011-08-26 | 2013-03-04 | Hamamatsu Photonics Kk | 検出器 |
-
2020
- 2020-04-10 CN CN202010282876.5A patent/CN113539780A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3914634A (en) * | 1971-12-23 | 1975-10-21 | Philips Corp | Channel plate acting as discrete secondary-emissive dynodes |
| WO1999021211A1 (en) * | 1997-10-22 | 1999-04-29 | European Organization For Nuclear Research | Radiation detector of very high performance and planispherical parallax-free x-ray imager comprising such a radiation detector |
| US20090261265A1 (en) * | 2005-12-16 | 2009-10-22 | Chang Hie Hahn | Apparatus and method for array gem digital imaging radiation detector |
| US20090084972A1 (en) * | 2006-03-02 | 2009-04-02 | Riken | Gas Electron Multiplier and Manufacturing Method for Gas Electron Multiplication Foil Used for Same as Well as Radiation Detector Using Gas Electron Multiplier |
| US20100225221A1 (en) * | 2009-03-06 | 2010-09-09 | Hamamatsu Photonics K.K. | Electron multipler and electron detector |
| JP2013044732A (ja) * | 2011-08-26 | 2013-03-04 | Hamamatsu Photonics Kk | 検出器 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115863121A (zh) * | 2023-02-21 | 2023-03-28 | 中国科学技术大学 | 一种微井型探测器及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Veloso et al. | A proposed new microstructure for gas radiation detectors: The microhole and strip plate | |
| US9970119B2 (en) | Curved grating structure manufacturing method, curved grating structure, grating unit, and x-ray imaging device | |
| Sauli et al. | Micropattern gaseous detectors | |
| JP2010198910A (ja) | 光電子増倍管 | |
| JP5855577B2 (ja) | 電子増幅器用基板の製造方法、電子増幅器の製造方法及び放射線検出器の製造方法 | |
| CN113539780A (zh) | 气体电子倍增器复合膜及包含其的气体电子倍增器和检测装置 | |
| WO2016043115A1 (ja) | イオンフィルター及びその製造方法 | |
| EP2317538B1 (en) | Method for fabricating an amplification gap of an avalanche particle detector | |
| EP2557589B1 (en) | Electron multiplier and photomultiplier tube containing same | |
| CN211401438U (zh) | 一种感应读出的异层结构位敏阳极 | |
| US9502229B2 (en) | Ultra-compact plasma spectrometer | |
| CN111564348B (zh) | 高计数率阻性微井型探测器放大单元的制备方法 | |
| JP6027584B2 (ja) | ガス電子増幅器用イオンフィルター | |
| US20150380224A1 (en) | Electronic amplifying substrate and method of manufacturing electronic amplifying substrate | |
| Key et al. | Fabrication of gas amplification microstructures with SU8 photosensitive epoxy | |
| CN111863845A (zh) | 一种单面阴极为螺旋环结构的硅像素探测器及其阵列 | |
| Pinto | Gas electron multipliers. Development of large area GEMS and spherical GEMS | |
| US3426198A (en) | Detector array with electrode connections | |
| CN111508800B (zh) | 应用于穿越辐射探测器的放大单元的制备方法 | |
| JPH08179045A (ja) | エネルギー線検出用アッセンブリ | |
| JP5987591B2 (ja) | ガス増幅を用いた放射線検出器の製造方法 | |
| JP2023108257A (ja) | 荷電粒子検出器 | |
| WO2011071638A2 (en) | Integrated collimator | |
| JP5912732B2 (ja) | 電子増幅用基板および検出器 | |
| JP5987594B2 (ja) | ガス増幅を用いた放射線検出器の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |