[实用新型]一种脉冲带电粒子束探测器

说明书

技术领域

本实用新型属于粒子束测量技术领域，具体涉及一种脉冲带电粒子束探测器，可用于脉冲带电粒子束束流密度分布的探测。

背景技术

脉冲带电粒子束可分为脉冲电子束和脉冲离子束，脉冲带电粒子束在材料表面改性、核物理及核技术、等离子体物理、航空航天等领域中得到了广泛应用。脉冲带电粒子束束流密度分布的测量在很多应用中显得非常重要，现有技术中，对于带电粒子束束流密度分布的测量一般采用机械扫描法、变色片法、闪烁体光电法、平板电极阵列等。机械扫描法不适用于较快脉冲带电粒子束束流密度分布的测量；变色片法虽然直观，但无时间分辨，不适用于脉冲带电粒子束束流密度分布的测量；闪烁体光电法具时间分辨，但脉冲带电离子束与闪烁体相互作用的温升效应将致测量的非线性，且不同离子种类致闪烁体的响应存在差异，存在发光饱和问题；平板电极阵列时间响应快，但没有排除二次电子的干扰，无法给出准确值。

发明内容

针对现有带电粒子束测量装置不能定量的给出脉冲带电粒子束束流密度分布的不足，本实用新型提供一种脉冲带电粒子束探测器。

本实用新型的脉冲带电粒子束探测器，其特点是，所述探测器包括探测板、用于外接信号采集系统的信号传输电缆、用于外接偏压电源的偏压电缆、导电外壳；所述探测板、信号传输电缆、偏压电缆分别与导电外壳固定连接，所述信号传输电缆、偏压电缆分别与探测板固定连接，探测板上设置有采样板、绝缘板Ⅰ、偏压层、绝缘板Ⅱ、带电粒子收集层，所述采样板、绝缘板Ⅰ、偏压层、绝缘板Ⅱ、带电粒子收集层依次固定连接；所述探测板上的采样板将待测的脉冲带电粒子束分为多个不相邻的区域单元，探测板上设置有一个由多个带电粒子收集单元构成的阵列，用于收集对应各区域单元中脉冲带电粒子束的电荷量，带电粒子收集单元将电荷量转换为脉冲信号导出到信号采集系统，所述的脉冲信号用于计算脉冲带电粒子束的束流密度分布；所述偏压电缆外接偏压电源，使探测板内将形成一个电场，所述的电场用于阻止带电粒子束与探测板内表面作用产生的次级电子溢出探测板，排除次级电子对测量的干扰。

所述采样板上设置有采样通孔，采样通孔的数量多于一个，多个采样通孔构成一个能使部分带电粒子束通过的孔阵列。

所述绝缘板Ⅰ上设置有绝缘通孔Ⅰ，绝缘通孔Ⅰ的数量与采样通孔的数量相同，多个绝缘通孔Ⅰ构成一个与多个采样通孔对应的孔阵列。

所述偏压层包括偏压板、绝缘框；所述偏压板上设置有偏压通孔，偏压通孔的数量与采样通孔的数量相同，多个偏压通孔构成一个与多个采样通孔对应的孔阵列，所述绝缘框上设置有一个可以容纳偏压板的通孔，偏压板固定连接于绝缘框的通孔内。

所述绝缘板Ⅱ上设置有绝缘通孔Ⅱ和偏压电缆预留空间Ⅰ，所述绝缘通孔Ⅱ的数量与采样通孔的数量相同，多个绝缘通孔Ⅱ构成一个与多个采样通孔对应的孔阵列。

所述带电粒子收集层包括导电基板、带电粒子收集单元；所述导电基板上设置有收集单元安置孔、偏压电缆预留空间Ⅱ，收集单元安置孔的数量与采样通孔的数量相同，多个收集单元安置孔构成一个与多个采样通孔对应的孔阵列，所述偏压电缆预留空间Ⅱ的位置与偏压电缆预留空间Ⅰ的位置对应；所述带电粒子收集单元包括绝缘筒、带电粒子收集筒、信号转换元件，绝缘筒设置有一个可容纳带电粒子收集筒的通孔，带电粒子收集筒固定连接于绝缘筒的通孔内，带电粒子收集筒内设置有一个空腔，一端开口，另一端封闭，带电粒子收集筒为导电体，用于收集带电粒子所携带的电荷量，信号转换元件设置有两个连接端口，一端与带电粒子收集筒的封闭端固定连接导通，另一端与导电基板固定连接导通；所述带电粒子收集单元的数量与收集单元安置孔的数量相同，带电粒子收集单元固定连接于收集单元安置孔内。

所述采样通孔、绝缘通孔Ⅰ、偏压通孔、绝缘通孔Ⅱ均为锥形孔，小端朝外；绝缘通孔Ⅰ的小端直径大于采样通孔的大端直径，偏压通孔的小端直径大于绝缘通孔Ⅰ的大端直径，绝缘通孔Ⅱ的小端直径大于偏压通孔的大端直径，所述绝缘通孔Ⅱ的大端直径小于带电粒子收集筒的开口内径。

所述信号传输电缆从内到外依次设置有信号传输电缆内导体、信号传输电缆绝缘层、信号传输电缆屏蔽层、信号传输电缆外护层，所述信号传输电缆一端的信号传输电缆内导体与带电粒子收集筒固定连接导通，传输电缆的另一端外接信号采集系统，所述信号传输电缆的数量与带电粒子收集单元的数量相同。