[发明专利]一种紧凑型带电粒子检测器

说明书

本发明公开了一种紧凑型带电粒子检测器，其包括圆柱形或矩形的外壳，外壳的一端设置有吸引电极，外壳内设置有偏转电极，偏转电极下侧设置有半导体基探测器；吸引电极包括外侧电极和内侧电极，外侧电极和内侧电极均呈环形，且圆心重合，外侧电极与内侧电极间通过电阻栅极连接；偏转电极呈环形，且直径小于外侧电极并大于内侧电极；偏转电极的电压高于吸引电极。本发明能够解决现有技术中带电粒子监测器结构复杂、空间利用率低的问题，结构简单、效率高、可靠性强。

技术领域

本发明涉及一种监测装置，具体涉及一种紧凑型带电粒子检测器。

背景技术

带电粒子监测装置对于带电粒子及粒子束相关仪器，如扫描式电子显微镜等，是必要的组成部分。通过由电子源射出的电子束与试件表面碰撞并偏折，释放信号电子，包括二次粒子及背向散射电子，并被带电粒子检测器检测到，从而实现对试件表面的检测。

由于信号粒子以二次粒子为主，其能量较小，且在电子束与试件表面碰撞并偏折过程中，释放的信号粒子方向呈散射状，即使在检测器内设置电极以吸引二次粒子，通过单一设置的检测器捕捉的二次粒子仍较少，使得为了获得足够信息，需要在检测器内设置光电倍增管，以将探测信号放大输出。但这样的探测效率仍然极低。

因此，一种解决方法是在扫描式电子显微镜的周围设置多个探测器，以提高二次粒子的捕获量；但由于探测器结构复杂，设置多个探测器时，其占用空间较大，因此，探测器的设置数量极为有限。最终的探测效率仍然较低。

发明内容

本发明针对现有技术中的上述不足，提供了一种能够解决现有技术中带电粒子监测器结构复杂、空间利用率低的问题的紧凑型带电粒子检测器。

为解决上述技术问题，本发明采用了下列技术方案：

提供了一种紧凑型带电粒子检测器，其包括圆柱形或矩形的外壳，外壳的一端设置有吸引电极，外壳内设置有偏转电极，偏转电极下侧设置有半导体基探测器；吸引电极包括外侧电极和内侧电极，外侧电极和内侧电极均呈环形，且圆心重合，外侧电极与内侧电极间通过电阻栅极连接；偏转电极呈环形，且直径小于外侧电极并大于内侧电极；偏转电极的电压高于吸引电极；外侧电极和内侧电极与偏转电极之间的空隙分别形成吸引带电粒子通过的通道，且通道的宽度为外侧电极和内侧电极分别到偏转电极的距离，两个通道的宽度之和大于外侧电极和内侧电极的间距。

上述技术方案中，优选的，外侧电极、电阻栅极和内侧电极间电压相同。

上述技术方案中，优选的，内侧电极的电压高于外侧电极。

上述技术方案中，优选的，电阻栅极为若干同心圆嵌套结构，同心圆内部呈网状结构。

上述技术方案中，优选的，偏转电极为电磁线圈。

上述技术方案中，优选的，偏转电极与内侧电极同轴设置。

本发明提供的上述紧凑型带电粒子检测器的主要有益效果在于：

本发明通过在外壳内设置吸引电极，以吸引带电粒子，通过设置偏转电极，以汇聚带电粒子，通过设置半导体基探测器，以吸收被汇聚的带电粒子。

通过将吸引电极设置为外侧电极与内侧电极配合的结构，同时在外壳内部设置偏转电极，由于偏转电极的电压高于吸引电极，因此外侧电极和内侧电极与偏转电极之间的空隙可分别形成吸引带电粒子通过的通道，且通道的宽度是外侧电极和内侧电极分别到偏转电极的距离，这两个通道的宽度之和显然大于外侧电极和内侧电极的间距，从而在缩小检测器体积的情况下提高了检测器吸引带电粒子的效率，进而提高了检测器的空间利用效率，相对于现有结构中通过扩大吸引电极的大小，以吸收更多带电粒子的方案，能够显著节省空间，从而能够在小范围内布置更多检测器。

通过用半导体基探测器替代现有结构中的闪烁器、光导管和光电倍增管的组合，能够显著缩小电子探测部分的体积。