一种基于微通道板的空间低能电子模拟源制造技术

本发明专利技术公开了一种基于微通道板的空间低能电子模拟源，包括加热板、微通道板、电源以及两个栅网电极；加热板用于对微通道板(2)进行加热，控制微通道板的热噪声；微通道板上通过电源加载有偏置电压，用于产生电子束流；两个栅网电极放置在电子束流产生方向，两者之间形成电压差并产生均匀电场，对微通道板产生的电子进行加速；本发明专利技术的模拟源从原理上避免了光电子发射源普遍存在的“光噪声”问题；通过控制微通道板的温度和偏转电压，能够产生极弱的电子流密度、较大的动态范围以及均匀的大面阵电子束流。

【技术实现步骤摘要】
一种基于微通道板的空间低能电子模拟源
本专利技术涉及精密光机电
，尤其涉及一种适用于X射线脉冲星导航探测器的地面试验验证以及空间等离子探测器的标定的基于微通道板的空间低能电子模拟源。
技术介绍
在以空间定位为目的的X射线光子测量中，对某一颗脉冲星辐射的X射线光子的测量计数，除了来自脉冲星源的光子计数外，其中还参杂探测器视场内所有方向辐射的进入视场的附加计数，这种来自宇宙空间的非脉冲星源的附加计数称为背景噪声。在脉冲星导航过程中，背景噪声中的辐射带区带电粒子也会混杂在脉冲星辐射X射线信号之中，对脉冲星导航探测器接收到的光子计数产生干扰，使真正的脉冲星辐射信号淹没在背景噪声之中，加大了光子数据处理的复杂度，并最终可能影响脉冲星导航的精度。因此，需要在地面实验室中模拟辐射带区的电子背景噪声，逼真模拟脉冲星导航探测器在实际空间中接收到的电子背景噪声，以检验复杂环境下有效信号提取的能力和导航精度指标。国际上常用的电子束源主要由灯丝阴极和紫外光阴极的电子源。传统的电子源采用热阴极作为电子源，将灯丝阴极加热至高温时，电子获得大于表面势垒的动能而逸出。该类电子源的电子束流通常很强，并且很难实现大面积均匀的电子束流。此外，由于灯丝发射电子所需的温度很高，热灯丝经长时间升华、氧化和离子溅射，使热阴极电子源的寿命缩短。紫外光阴极电子源中常用的光阴极为沉积在石英玻璃背面的金膜或镍膜。阴极在汞弧灯的照射下发射光电子，然后通过静电场加速，获得所需能量范围的电子束。虽然紫外光阴极电子源可获得高能量分辨、大面积电子束以及能量低至几eV的电子束。但是这种电子源在应用中一直无法解决“光噪声”问题，并且电子束的稳定性和均匀性受UV光源性能和阴极膜层性能的严重制约。因此，灯丝阴极和紫外光阴极的电子源都不能用于脉冲星导航探测器的试验。此外，常用的空间低能电子模拟源还有低能β放射源，主要为63Ni和3H放射源，半衰期分别为100.1和12.3年。理论上63Ni电子最大能量为66.85keV，平均能量约17keV；3H电子最大能量为18.6keV，平均能量约5.7keV。这些放射源也不能用于脉冲星导航探测器的试验。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种基于微通道板的空间低能电子模拟源，可以产生极弱的电子流密度、较大的动态范围以及均匀的大面阵电子束流。本专利技术的一种基于微通道板的空间低能电子模拟源，包括加热板、微通道板、电源以及两个栅网电极；所述加热板位于所述微通道板的一侧，用于对微通道板进行加热，控制微通道板的热噪声；所述微通道板上通过所述电源加载有偏置电压，用于产生电子束流；所述两个栅网电极平行于所述微通道板放置在电子束流产生方向；所述电源为两个栅网电极加载电压，并在两者之间形成电压差；栅网电极之间产生均匀电场，对微通道板产生的电子进行加速。较佳的，所述加热板上安装有测试所述微通道板热噪声的热电偶。较佳的，所述加热板包括陶瓷板和加热丝；所述加热丝盘绕在陶瓷板的一个侧面上，相邻两个加热丝互相平行，且所通电流方向相反。较佳的，所述相邻两根加热丝采用不锈钢套进行铠装。较佳的，所述加热丝的绝缘层采用氧化镁绝缘粉加工。较佳的，所述加热丝在陶瓷板上呈圆形或蛇形盘绕。较佳的，所述栅网电极的材料为金。本专利技术具有如下有益效果：(1)本专利技术采用微通道板作为电子发射源，从原理上避免了光电子发射源普遍存在的“光噪声”问题；通过控制微通道板的温度和偏转电压，能够产生极弱的电子流密度、较大的动态范围以及均匀的大面阵电子束流；(2)采用铠装的电流反向的加热丝，对外电流和电场为零，因而不会影响其他设备的电磁特性。附图说明图1为本专利技术的基于微通道板的空间低能电子模拟源示意图。其中，1-加热板，2-微通道板，3-栅网电极。具体实施方式下面结合附图并举实施例，对本专利技术进行详细描述。本专利技术的目的是提供用于X射线脉冲星导航探测器地面试验验证的一种基于微通道板的空间低能电子模拟源，如图1所示，包括加热板1、微通道板2、电源以及两个栅网电极3；加热板1位于所述微通道板2的一侧，用于对微通道板2进行加热，控制微通道板2的热噪声；所述微通道板2的两侧面上加载有偏置电压，用于产生电子束流；微通道板2的两侧面中加载相对较高电压的一面成为正板，另一个加载较低电压的一面成为负板。偏置电压的大小影响电子束流的大小；两个栅网电极3平行于所述微通道板2放置在电子束流产生方向；所述电源为两个栅网电极3加载电压，并在两者之间形成电压差；栅网电极3之间产生均匀电场，对微通道板2产生的电子进行加速。微通道板2是一种大面阵的电子倍增器件，它利用二次电子发射特性，可使高速撞击产生的二次电子进行多次成倍增加，最终达到千倍以上的电子增流。在没有粒子入射的情况下，由于热噪声等原因，也能引起倍增的电子束流。通过对微通道板2偏压或温度的控制，可实现低电流密度电子束流的调节。温度越高或偏压越高，热噪声越大，则电流束流也越大。此外，这种电子源所具有的通量稳定性和能谱可重复性是热电子发射源所无法比拟的，同时从原理上避免了光电子发射源普遍存在的“光噪声”问题。因此，微通道板2是一种理想的弱束流强度电子流的发射器件。采用微通道板2作为电子发射源，其表面由于热噪声产生的电子，经微通道板2两端的高压加速倍增后就会发射出电子，电子束斑与微通道板2的面积相当，通过控制微通道板2表面的温度及其两端的高压，实现电子束流强度的大范围变化，通过控制两个栅网电极3的电压差可以控制电子能量的大范围变化，适于对脉冲星导航探测器的地面试验、验证。本专利技术的工作原理为：将-5～-30kV的电源通过分压电路加在单块微通道板2和栅网电极3上，通过调节微通道板2的温度来控制噪声电子的产额，通过调节微通道板2的偏置电压来控制噪声电子的倍增系数，通过调节两栅网电极3的电压差来控制电子的能量。热噪声产生的电子经微通道板2倍增后以较小的能量出射，在等电位的漂移区发散后，形成均匀的面阵电子束流，再经加速电极加速至期望的能量值，最后高能的电子自由飞行至探测器位置。图1中给出了基于微通道板2的空间低能电子模拟源的工作原理。通过加热丝对控制微通道板2的温度，通过R1的电阻值控制微通道板2倍增电压的大小，进而实现电子束流强度的控制；通过微通道板2背板和相邻的栅网电极3等电位形成无场区，使倍增电子自由漂移，实现电子束团的均匀大面阵特性；电源通过电阻R2的分压在两个栅网电极3之间产生电压差，由此在两个栅网电极3之间的区域产生均匀电场，电子在均匀电场区加速，通过微通道板2正板所加电压的调节实现电子能量的调节。微通道板2是在通道电子倍增器的基础上发展起来的电子倍增器件。在微通道板2的每个通道的内壁上都涂有一种能发射次级电子的半导体材料，当给微通道板2加了一定电压后，就会在每个通道中产生一个均匀的电场。这个电场是轴向的，能使进入电场的光子或电子与壁碰撞的时候能产生次级电子，并且在轴向电场的作用下次级电子被加速，这样次级电子碰到壁上又会产生更多的新的次级电子。在没有粒子入射的情况下，由于热噪声等原因，也能引起倍增的电子束流。因此，通过对微通道板2偏压或温度的控制，可实现低电流密度电子束流的调节。加热板3采用所通电流方向相反的加热电阻丝，由氧化镁绝缘粉作为绝缘层，并用耐高温的不锈钢套进行铠本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于微通道板的空间低能电子模拟源，其特征在于，包括加热板(1)、微通道板(2)、电源以及两个栅网电极(3)；所述加热板(1)位于所述微通道板(2)的一侧，用于对微通道板(2)进行加热，控制微通道板(2)的热噪声；所述微通道板(2)上通过所述电源加载有偏置电压，用于产生电子束流；所述两个栅网电极(3)平行于所述微通道板(2)放置在电子束流产生方向；所述电源为两个栅网电极(3)加载电压，并在两者之间形成电压差；栅网电极(3)之间产生均匀电场，对微通道板(2)产生的电子进行加速。

【技术特征摘要】
1.一种基于微通道板的空间低能电子模拟源，其特征在于，包括加热板(1)、微通道板(2)、电源以及两个栅网电极(3)；所述加热板(1)位于所述微通道板(2)的一侧，用于对微通道板(2)进行加热，控制微通道板(2)的热噪声；所述微通道板(2)上通过所述电源加载有偏置电压，用于产生电子束流；所述两个栅网电极(3)位于微通道板(2)的另一侧，两个栅网电极(3)平行于所述微通道板(2)放置在电子束流产生方向；所述电源为两个栅网电极(3)加载电压，并在两者之间形成电压差；栅网电极(3)之间产生均匀电场，对微通道板(2)产生的电子进行加速。2.如权利要求1所述的一种基于微通道板的空间低能电子模拟源，其特征在于，所述加热板(1)上安装有测试所述微通道板...

【专利技术属性】
技术研发人员：史钰峰，邵飞，孙书坤，金东东，宫超林，胡慧君，
申请(专利权)人：山东航天电子技术研究所，
类型：发明
国别省市：山东;37