一種打拿極薄膜結(jié)構(gòu)及基于打拿極薄膜結(jié)構(gòu)的電子倍增器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于信號(hào)處理設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種打拿極薄膜結(jié)構(gòu)及基于打拿極薄膜結(jié)構(gòu)的電子倍增器。
【背景技術(shù)】
[0002]電子倍增器是一種能將微弱的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成可測(cè)電信號(hào)的轉(zhuǎn)換器件。它是一種電子敏感板極，被尚能電子沖擊后，發(fā)出大量的二次電子，從而弓I起級(jí)聯(lián)放大效應(yīng)。
[0003]參考圖1，初電子垂直入射第一級(jí)打拿極的柵極，在柵極電場(chǎng)的作用下初電子的能量不斷提升，并穿過柵極轟擊到第一級(jí)打拿極內(nèi)表面，產(chǎn)生更多的二次電子。
[0004]通常打拿極常用銅-鈹合金或銀-鎂合金用氧化法或?yàn)R射法制備，且倍增器的打拿極與基架盒為整體部件。而氧化法和濺射法都有其工藝性的缺陷或者是材料性能的不足的缺點(diǎn)。比如氧化法的工藝一致性不高，而濺射法在制備曲面結(jié)構(gòu)時(shí)容易形成不均勻的樣品表面，并且材料只能選擇傳統(tǒng)的金屬氧化物或其他非金屬材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供了一種打拿極薄膜結(jié)構(gòu)及基于打拿極薄膜結(jié)構(gòu)的電子倍增器，該電子倍增器的使用壽命長(zhǎng)，二次電子發(fā)射效率高，并且該打拿極薄膜結(jié)構(gòu)均勻。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所述的打拿極薄膜結(jié)構(gòu)為采用MPCVD方法在弧形打拿極片生長(zhǎng)的一層金剛石薄膜。
[0007]本發(fā)明所述的電子倍增器包括基架盒體、柵電極及弧形打拿極片；
[0008]所述基架盒體為四分之一圓柱體結(jié)構(gòu)，其中，基架盒體包括底板、第一側(cè)板及第二側(cè)板，第一側(cè)板及第二側(cè)板分別與底板的兩側(cè)面相連接，弧形打拿極片固定于底板的上部，且弧形打拿極片的上表面及底板的上表面均為內(nèi)凹的弧面，弧形打拿極片的上表面上采用MPCVD方法生長(zhǎng)有一層金剛石薄膜，弧形打拿極片位于第一側(cè)板、第二側(cè)板及底板之間，入射電子經(jīng)柵電極加速后入射到金剛石薄膜上。
[0009]所述弧形打拿極片的上下兩端分別設(shè)有用于夾持底板的上下兩端的固定夾具。
[0010]所述固定夾具為L(zhǎng)型結(jié)構(gòu)或矩形結(jié)構(gòu)。
[0011]基架盒體通過鋼材或者銅材制作而成。
[0012]弧形打拿極片由鉬、鎢或碳鎢合金的材料制成。
[0013]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0014]本發(fā)明所述的打拿極薄膜結(jié)構(gòu)及基于打拿極薄膜結(jié)構(gòu)的電子倍增器通過基架盒體將弧形打拿極片與柵電極固定，同時(shí)在弧形打拿極片的上表面上采用MPCVD方法生長(zhǎng)有一層金剛石薄膜作為打拿極薄膜結(jié)構(gòu)，因此與傳統(tǒng)打拿極電子倍增器相比，在性能上，金剛石薄膜打拿極電子倍增器具有更穩(wěn)定的化學(xué)特征，更高的二次電子發(fā)射系數(shù)，更好的衰減特性，；在制備工藝上，金剛石薄膜打拿極具有工藝可控性強(qiáng)，在弧形面上制備的金剛石具有薄膜均勻、致密等良好的表面特性。
【附圖說明】
[0015]圖1為傳統(tǒng)的單級(jí)弧形打拿級(jí)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為本發(fā)明中金剛石薄膜110生長(zhǎng)過程的原理圖；
[0017]圖3為本發(fā)明中金剛石薄膜110生長(zhǎng)過程中的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖4為本發(fā)明中弧形打拿極片100的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖5為本發(fā)明中基架盒體130的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖6為本發(fā)明中固定夾具140的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖7為本發(fā)明中柵電極150的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖8為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]其中，100為弧形打拿極片、110為金剛石薄膜、130為基架盒體、140為固定夾具、150為柵電極。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述:
[0025]本發(fā)明所述的打拿極薄膜結(jié)構(gòu)為采用MPCVD方法在弧形打拿極片100生長(zhǎng)的一層金剛石薄膜110。
[0026]本發(fā)明所述的電子倍增器包括基架盒體130、柵電極150及弧形打拿極片100 ;所述基架盒體130為四分之一圓柱體結(jié)構(gòu)，其中，基架盒體130包括底板、第一側(cè)板及第二側(cè)板，第一側(cè)板及第二側(cè)板分別與底板的兩側(cè)面相連接，弧形打拿極片100固定于底板的上部，且弧形打拿極片100的上表面及底板的上表面均為內(nèi)凹的弧面，弧形打拿極片100的上表面上采用MPCVD方法生長(zhǎng)有一層金剛石薄膜110，弧形打拿極片100位于第一側(cè)板、第二側(cè)板及底板之間，入射電子經(jīng)柵電極150加速后入射到金剛石薄膜110上。
[0027]需要說明的是，所述弧形打拿極片100的上下兩端分別設(shè)有用于夾持底板的上下兩端的固定夾具140 ;固定夾具140為L(zhǎng)型結(jié)構(gòu)或矩形結(jié)構(gòu)；基架盒體130通過鋼材或者銅材制作而成；弧形打拿極片100的厚度為0.2?0.5mm，弧形打拿極片100對(duì)應(yīng)的弧心角為90°，弧形打拿極片100的半徑為lcm;弧形打拿極片100的橫截面對(duì)應(yīng)的弧心角為90°，弧形打拿極片100的橫截面的半徑為1cm，弧形打拿極片100由鉬、鎢或碳鎢合金的材料制成。
[0028]工作時(shí)，給柵電極150施加工作電壓后，通過柵電極150對(duì)入射電子產(chǎn)生均勾的加速電場(chǎng)，并且電子能夠通過柵電極150轟擊到金剛石薄膜110的內(nèi)表面上，通過第一側(cè)板及第二側(cè)板將柵電極150及金屬基底固定連接，發(fā)射源為電子源或離子源。
[0029]本發(fā)明的制作過程為:1)將厚度為0.2?0.5mm、長(zhǎng)寬均為9mm的正方形的弧形打拿極片100用鍛壓的方式形成的弧形面；2)用金剛砂將弧形的弧形打拿極片100打磨去除表面雜質(zhì)，然后再用超聲波清洗；3)將弧形的弧形打拿極片100放入具有弧形面的樣品架中，在CH4、H2以及02的氛圍下采用微波等離子化學(xué)氣相沉積法(MPCVD)在弧形打拿極片100的弧面內(nèi)側(cè)上生長(zhǎng)金剛石薄膜110形成弧形二次電子打拿極片；4)將制備好的弧形二次電子打拿極片緊貼基架盒體130的內(nèi)側(cè)弧形面放置；5)將固定夾具140延基架盒體130的弧形外側(cè)將基架盒體130包裹在內(nèi)，并且頂端向內(nèi)彎曲，從而將弧形二次電子打拿極片固定在基架盒體130上，固定夾具140向內(nèi)彎折的邊沿寬度不超過1mm，柵電極150位于基架盒體130的一側(cè)，并與基架盒體130焊接在一起。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種打拿極薄膜結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述打拿極薄膜結(jié)構(gòu)為采用MPCVD方法在弧形打拿極片(100)生長(zhǎng)的一層金剛石薄膜(110)。2.一種電子倍增器，其特征在于，包括基架盒體(130)、柵電極(150)及弧形打拿極片(100); 所述基架盒體(130)為四分之一圓柱體結(jié)構(gòu)，其中，基架盒體(130)包括底板、第一側(cè)板及第二側(cè)板，第一側(cè)板及第二側(cè)板分別與底板的兩側(cè)面相連接，弧形打拿極片(100)固定于底板的上部，且弧形打拿極片(100)的上表面及底板的上表面均為內(nèi)凹的弧面，弧形打拿極片(100)的上表面上采用MPCVD方法生長(zhǎng)有一層金剛石薄膜(110)，弧形打拿極片(100)位于第一側(cè)板、第二側(cè)板及底板之間，入射電子經(jīng)柵電極(150)加速后入射到金剛石薄膜(110)上。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電子倍增器，其特征在于，所述弧形打拿極片(100)的上下兩端分別設(shè)有用于夾持底板的上下兩端的固定夾具(140)。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電子倍增器，其特征在于，所述固定夾具(140)為L(zhǎng)型結(jié)構(gòu)或矩形結(jié)構(gòu)。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電子倍增器，其特征在于，基架盒體(130通過鋼材或者銅材制作而成。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電子倍增器，其特征在于，弧形打拿極片(100)由鉬、鎢或碳鎢合金的材料制成。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種打拿極薄膜結(jié)構(gòu)及基于打拿極薄膜結(jié)構(gòu)的電子倍增器，用于電子倍增器的金剛石薄膜打拿極包括基架盒體，弧形二次電子打拿極片，夾持底板，柵電極四個(gè)部分組成。基架盒體是為了裝載和固定弧形二次電子打拿極片；弧形二次電子打拿極片是在弧形的金屬襯底上用MPCVD方法在金屬片弧形面內(nèi)側(cè)生長(zhǎng)具有高二次電子發(fā)射效率的金剛石薄膜；夾持底板將二次電子打拿極片與基架盒體緊密固定在一起，柵電極具有加速入射電子的作用。本發(fā)明具有二次電子發(fā)射系數(shù)高，二次發(fā)射系數(shù)衰減性能優(yōu)，薄膜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的特點(diǎn)，并且電子倍增器打拿極基架盒的安裝也十分方便，不會(huì)破壞薄膜原有性質(zhì)。具有制作成本低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作性能高的優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】C23C16/27, C23C16/511, H01J9/02
【公開號(hào)】CN105349968
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510808628
【發(fā)明人】吳勝利, 魏強(qiáng), 魏孔庭, 張勁濤, 胡文波
【申請(qǐng)人】西安交通大學(xué)
【公開日】2016年2月24日
【申請(qǐng)日】2015年11月19日