本发明专利技术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。可以提高电子倍增器的增益。可以提高电子倍增器的增益。
【技术实现步骤摘要】
一种旋转式多级分离打拿极倍增结构及包含其的倍增器
[0001]本专利技术属于电子倍增器
，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。
技术介绍
[0002]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。
[0003]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。
技术实现思路
[0004]本专利技术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。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案来实现：
[0006]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；
[0007]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；
[0008]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。
[0009]进一步，旋转装置包括两种工作模式：
[0010]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；
[0011]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。
[0012]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。
[0013]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。
[0014]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；
[0015]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；
[0016]固定接触电极和旋转接触电极均为半球状，固定接触电极的平面朝下设置，旋转接触电极的平面朝上设置。
[0017]进一步，旋转打拿极还包括共用栅网，共用栅网固定在转盘上。
[0018]进一步，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；
[0019]第一上挡板和第一下挡板结构相同，均为扇形板；
[0020]第一阴极板和第二阴极板内侧均覆有二次电子发射体。
[0021]本专利技术还公开了一种直线型多级旋转式分离打拿极倍增器，包括收集极、所述旋转式分离打拿极倍增结构，及多个扩展打拿极；
[0022]所述旋转式分离打拿极倍增结构设置在电子倍增器的入射端，扩展打拿极与固定打拿极结构相同，收集极设置在最后一个扩展打拿极的出口。
[0023]本专利技术还公开了一种直线型多级旋转式分离打拿极倍增器，包括收集极、所述旋转式多级分离打拿极倍增结构，及多个扩展打拿极；
[0024]所述旋转式多级分离打拿极设置在电子倍增器的收集端，扩展打拿极与固定打拿极结构相同，收集极设置在处于末级的旋转打拿极的出口。
[0025]本专利技术还公开了一种直线型多级旋转式分离打拿极倍增器，包括收集极、所述旋转式多级分离打拿极倍增结构，及多个扩展打拿极；
[0026]所述旋转式多级分离打拿极设置在电子倍增器的入射端和收集端，扩展打拿极与固定打拿极结构相同，收集极设置在处于末级的旋转打拿极的出口。
[0027]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0028]本专利技术公开了一种旋转式多级分离打拿极，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，转盘上的旋转打拿极可以通过旋转来改变位置，且转盘上设置了备用打拿极。采用旋转打拿极，让每个打拿极的电子发射系数更加稳定，提高了电子倍增器的输出稳定性；采用备用打拿极，能够替代性能下降的打拿极，延长电子倍增器寿命。通过旋转可以解决首级和末级打拿极在使用过程中性能下降过快的问题，可以提高电子倍增器的增益。
[0029]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，启动转盘旋转一定角度，由此让倍增器每次工作时的首级和末级打拿极都不相同，这样每个旋转打拿极的增益下降都很微弱，使得电子倍增器的输出稳定性得以提高，寿命得以延长；在工作模式二，仅当倍增器的增益下降到一定程度后，旋转底部圆盘，用备用打拿极替换性能下降严重的首级或末级打拿极，提高倍增器的使用寿命。
[0030]进一步，转盘上各位置处的旋转打拿极利用旋转接触电极和固定接触电极连接到分压电路中，以实现电位恒定。旋转圆盘带动其下面的半球形的旋转接触电极旋转，固定接触电极在旋转接触电极下面，之所以设计为半球形，是因为上面的旋转电极和下面的固定电极需要实现良好的电接触，以形成通路，但上下两电极的接触面积又不可过大，否则旋转摩擦会很大，不利用旋转，设计成半球形使二者在球的顶部有接触，且接触面积很小。
[0031]进一步，给旋转打拿极添加共用栅网将有助于聚焦电子，在电子运动过于发散时，可以采用这种结构来进行改善。
附图说明
[0032]图1为本专利技术的八级旋转式分离打拿极的平面分布图；
[0033]图2为固定打拿极结构；
[0034]图3为旋转打拿极结构；
[0035]图4为圆盘上旋转打拿极的电极连接示意图；
[0036]图5为本专利技术的八级旋转式分离打拿极电子倍增器的三维立体图；
[0037]图6为八级旋转式分离打拿极电子倍增器的电子轨迹图；
[0038]图7为首级轮转的直线型多级旋转式分离打拿极倍增器结构图；
[003本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种旋转式多级分离打拿极的倍增结构，其特征在于，包括转盘(1)，设置在转盘(1)上的多个旋转打拿极(2)，及设置在转盘(1)外的固定打拿极(3)；旋转打拿极(2)包括第二阴极板(21)、第二上挡板(22)和第二下挡板(23)，第二阴极板(21)与第一阴极板(31)形状形同，第二上挡板(22)和第二下挡板(23)均为叶形板；多个旋转打拿极(2)包括N个工作打拿极和一个备用打拿极，转盘(1)连接有旋转装置。2.根据权利要求1所述的一种旋转式多级分离打拿极的倍增结构，其特征在于，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(1)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(1)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。3.根据权利要求1所述的一种旋转式多级分离打拿极的倍增结构，其特征在于，叶形板由以第二阴极板(21)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。4.根据权利要求1所述的一种旋转式多级分离打拿极的倍增结构，其特征在于，旋转装置设置在转盘(1)上方，转盘(1)与旋转轴(5)相连，电机通过旋转轴(5)带动转盘(1)旋转。5.根据权利要求1所述的一种旋转式多级分离打拿极的倍增结构，其特征在于，在转盘(1)下方设有接触电极，接触电极下方设有绝缘基板(8)，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(7)和旋转接触电极(6)，固定接触电极(7)设置在旋转接触电极(6)的下方，旋转接触电极(6)与转盘(1)连接；固定接触电极(7)和旋转接触电极(6)均为半球状，固定接触电极(7)的平面朝下设置，旋转接触电极(6)的平面朝上设置。6.根据权利要求1所述的一种...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴胜利，夏章聪，胡文波，李洁，李杨昊，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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