[发明专利]一种旋转式多级分离打拿极倍增结构及包含其的倍增器

说明书

本发明属于电子倍增器技术领域，涉及一种旋转式多级分离打拿极倍增结构，包括转盘、多个旋转打拿极，及设在转盘外的固定打拿极；固定打拿极包括第一阴极板、栅网、连接在第一阴极板上端的第一上挡板和连接在第一阴极板下端的第一下挡板，第一阴极板为弧形板，栅网连接在第一阴极板侧边；旋转打拿极包括第二阴极板、第二上挡板和第二下挡板，第二阴极板与第一阴极板形状形同，第二上挡板和第二下挡板均为叶形板；多个旋转打拿极包括N个工作打拿极和一个备用打拿极，转盘连接有旋转装置。备用打拿极能够替代性能下降的打拿极，延长电子倍增器寿命。通过旋转解决首级和末级打拿极性能下降过快的问题，可以提高电子倍增器的增益。

技术领域

本发明属于电子倍增器技术领域，涉及一种旋转式多级分离打拿极倍增结构及包含其的倍增器。

背景技术

电子倍增器是一种用于信号放大的真空电子器件，它的增益可达10⁷～10⁸，目前已广泛应用于质谱技术、真空技术、空间探测以及铯原子频标中。电子倍增器从结构上主要分为通道式和分离打拿极式两类。其中分离打拿极式电子倍增器以高增益、高可靠性、宽动态范围、较长寿命等优势使用最为广泛。分离打拿极式电子倍增器一般采用多级打拿极结构，入射粒子通过高压加速轰击打拿极表面的二次电子发射体，得到的二次电子会在级间加速电场作用下，继续轰击下一级打拿极，从而实现电子倍增。略去二次电子在极间传递的损耗，总增益G＝a*b^n-1，其中n为倍增器级数，a为首级倍增极的二次电子发射系数，b为其他各级打拿极的二次电子发射系数。由于入射粒子的发射源与首级倍增极之间具有较大的压差，使得首级倍增极的二次发射电子发射系数与其他级不同。

电子倍增器在使用过程中，一方面，电子束持续地轰击二次电子发射材料，使得材料发生了辐照损伤，引起材料的二次电子发射性能下降。另一方面，电子倍增器的二次电子发射材料表面会吸附污染物，从而提高了材料表面的功函数，二次电子发射系数也会因此降低。所以电子倍增器的在使用过程中增益会不断下降，输出稳定性不高，且当其增益下降到某一设定阈值时，便会彻底失效，到失效前的使用时间为倍增器的使用寿命。首级打拿极或末级打拿极使用寿命最短，首级打拿极或末级打拿极的使用寿命代表了电子倍增器的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种旋转式多级分离打拿极倍增结构及包含其的倍增器，解决电子倍增器使用寿命短的问题。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种旋转式多级分离打拿极的倍增结构，包括转盘，设置在转盘上的多个旋转打拿极，及设置在转盘外的固定打拿极；

旋转打拿极包括第二阴极板、第二上挡板和第二下挡板，第二阴极板与第一阴极板形状形同，第二上挡板和第二下挡板均为叶形板；

多个旋转打拿极包括N个工作打拿极和一个备用打拿极，转盘连接有旋转装置。

进一步，旋转装置包括两种工作模式：

工作模式一、每次打开电子倍增器电源时，启动转盘按照预设角度旋转；

工作模式二、仅当电子倍增器的增益下降到预设程度后，启动转盘按照预设角度旋转，用备用打拿极替换性能下降的首级或末级打拿极。

进一步，叶形板由以第二阴极板所在圆弧两个端点所形成的直线作为中心线的两个弧形板形成。

进一步，旋转装置设置在转盘上方，转盘与旋转轴相连，电机通过旋转轴带动转盘旋转。

进一步，在转盘下方设有接触电极，接触电极下方设有绝缘基板，接触电极连接有分压电路，每连续两个工作打拿极间的电位差相同；

接触电极包括固定接触电极和旋转接触电极，固定接触电极设置在旋转接触电极的下方，旋转接触电极与转盘连接；