一种多梯度正交电场探测器制造技术

本发明专利技术属于粒子测量技术领域，具体涉及一种多梯度正交电场探测器，包括内部设有第一工作区(11)和第二工作区(2)的工作腔(1)，第一工作区(11)用于产生第一电场；第二工作区(2)紧邻第一工作区(11)，用于产生第二电场；第一电场与第二电场垂直,入射的粒子(10)由外部依次进入第一电场和第二电场，通过第一电场获得反映粒子(10)能量信息的第一能量信号，通过第二电场获得反映粒子射程的第二能量信号。本发明专利技术通过第一能量信号和第二能量信号既能满足粒子能量测量，也能实现粒子射程测定，极大提高粒子鉴别能力。本发明专利技术为可变电场梯度的电离

【技术实现步骤摘要】
一种多梯度正交电场探测器


[0001]本专利技术属于粒子测量
，具体涉及一种多梯度正交电场探测器。

技术介绍

[0002]探测器技术是核物理测量中的必要设备。加速器质谱就是有了探测器的加入使得其的测量灵敏度得到极大的提高。而随着加速器质谱小型化的发展，对探测器的需求也随着变化，需要研制特殊探测器以满足小型加速器质谱中低能量重离子的粒子鉴别。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种新型探测器，其既能实现粒子能量测量，同时也能实现粒子射程的检测，从而极大提高探测的粒子鉴别能力，实现低能量重离子的粒子鉴别，满足小型加速器质谱中的离子鉴别需求。
[0004]为达到以上目的，本专利技术采用的技术方案是一种多梯度正交电场探测器，其中，包括内部设有第一工作区和第二工作区的工作腔，所述第一工作区靠近所述工作腔的顶端，用于产生第一电场；所述第二工作区靠近所述工作腔的尾端，且紧邻所述第一工作区，用于产生第二电场；所述第一工作区和所述第二工作区内设置相同的工作气体介质，所述第一工作区的所述第一电场与所述第二工作区的所述第二电场垂直,且所述第二电场的电场梯度随距离变化，入射的粒子由外部依次进入所述第一电场和所述第二电场，通过所述第一电场能够获得反映所述粒子的能量信息的第一能量信号，通过所述第二电场能够获得反映所述粒子的射程的第二能量信号。
[0005]进一步，所述工作腔为密封的圆筒形结构，顶端圆心位置设有第一入射窗；所述第二工作区为密封的圆筒形结构，顶端圆心位置设有第二入射窗，底端设置在所述工作腔的底端内侧；所述第一入射窗与所述第二入射窗同轴。
[0006]进一步，在所述第一工作区内设有平行的第一阳极和阴极，所述第一阳极和所述阴极的顶端靠近所述工作腔顶端内侧，所述第一阳极和所述阴极的尾端靠近所述第二工作区的顶端外侧；在所述第一阳极和所述阴极之间还设有栅网，所述栅网与所述第一阳极和所述阴极平行；所述第一阳极和所述栅网之间形成第一均匀电场区，所述阴极和所述栅网之间形成第二均匀电场区；所述第一电场由所述第一均匀电场区和所述第二均匀电场区构成，通过控制所述阴极、所述栅网和第一阳极的电压使所述第一电场的约化场强达到所述粒子电离所需工作区间；所述第一电场的方向与所述粒子的运动方向垂直；所述粒子在所述第一电场内与所述工作气体介质碰撞产生第一次级电子，所述第一次级电子被所述第一阳极收集产生所述第一能量信号。
[0007]进一步，在所述第二工作区的底端内侧中心位置设置一个第二阳极，通过在所述第二阳极上施加电压，能够在所述第二阳极和所述第二入射窗之间形成所述第二电场，所述第二电场是一个非均匀电场，在接近所述第二阳极的表面区域形成正比放大区,由此实现信号的放大；所述第二电场的方向与所述粒子的运动方向平行；所述粒子在所述第二电
场内与所述工作气体介质碰撞产生第二次级电子，所述第二次级电子被所述第二电场加速在所述第二阳极附近被正比放大从而产生所述第二能量信号。
[0008]进一步，所述工作腔的直径为8厘米，长度为10厘米；所述第二工作区的外直径为3.2厘米，内直径为2.5厘米，长度3.5厘米。
[0009]进一步，所述第一入射窗采用厚度为30纳米的S iN膜密封，所述第一入射窗的直径为5毫米；所述第二入射窗的直径为8毫米。
[0010]进一步，所述第一阳极、所述栅网和所述阴极为长方形结构，长度均为4.5厘米，宽度均为4厘米；所述阴极和所述栅网之间的距离为4厘米，所述栅网和所述第一阳极之间的距离为1厘米；所述第一阳极施加
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280V的电压，所述栅网施加+10V的电压，所述阴极施加+230V的电压，使所述第一阳极的电场强度3倍于所述阴极与所述栅网之间的电场强度。
[0011]进一步，所述第二阳极长度为1.5厘米，宽度为0.8厘米；所述第二阳极与所述阴极之间最短的直线距离为2.5厘米；所述第二阳极上施加+600V的电压。
[0012]本专利技术的有益效果在于：
[0013]1.本专利技术的探测器通过获得第一能量信号和第二能量信号既能满足粒子能量测量，也能实现粒子射程测定，两种信号联合使用可极大提高粒子的鉴别能力，满足粒子鉴别需求。
[0014]2.本专利技术采用的探测器为可变电场梯度的电离
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正比放大探测器(第二阳极9上形成的第二电场能够实现“可变电场梯度”)，有利于提高粒子的信噪比，提高离子鉴别能力，满足低能量重粒子探测。
附图说明
[0015]图1是本专利技术具体实施方式中所述的一种多梯度正交电场探测器的示意图；
[0016]图2是本专利技术具体实施方式中所述的一种多梯度正交电场探测器内的电势等位面的示意图；
[0017]图中：1
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工作腔，2
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第二工作区，3
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第一入射窗，4
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SiN膜，5
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第一阳极，6
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栅网，7
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阴极，8
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第二入射窗，9
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第二阳极，10
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粒子，11
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第一工作区(图1中的虚线范围)。
具体实施方式
[0018]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步描述。
[0019]本专利技术提供的一种多梯度正交电场探测器(见图1)，包括内部设有第一工作区11和第二工作区2的工作腔1(即第一工作区11和第二工作区2均在工作腔1内)，第一工作区11靠近工作腔1的顶端，用于产生第一电场；第二工作区2靠近工作腔1的尾端，且紧邻第一工作区11，用于产生第二电场(第一电场为电离区，第二电场为正比放大区)；第一工作区11和第二工作区2内设置相同的工作气体介质，第一工作区11的第一电场与第二工作区2的第二电场垂直,且第二电场的电场梯度随距离变化，入射的粒子10由外部依次进入第一电场和第二电场，通过第一电场能够获得反映粒子10的能量信息的第一能量信号，通过第二电场能够获得反映粒子的射程的第二能量信号。
[0020]工作腔1为密封的圆筒形结构，顶端圆心位置设有第一入射窗3；第二工作区2为密封的圆筒形结构，顶端圆心位置设有第二入射窗8，底端设置在工作腔1的底端内侧；第一入
射窗3与第二入射窗8同轴。
[0021]在第一工作区11内设有平行的第一阳极5和阴极7，第一阳极5和阴极7的顶端靠近工作腔1顶端内侧，第一阳极5和阴极7的尾端靠近第二工作区2的顶端外侧；在第一阳极5和阴极7之间还设有栅网6，栅网6与第一阳极5和阴极7平行；第一阳极5和栅网6之间形成第一均匀电场区，阴极7和栅网6之间形成第二均匀电场区(E＝V/d,V为极板之间的电压差，D为极板之间的距离)；第一电场由第一均匀电场区和第二均匀电场区构成，通过控制阴极7、栅网6和第一阳极5的电压使第一电场的约化场强达到粒子10电离所需工作区间；第一电场的方向与粒子10的运动方向垂直；粒子10在第一电场内与工作气体介质碰撞损失能量并产生第一次级电子，第一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多梯度正交电场探测器，其特征是：包括内部设有第一工作区(11)和第二工作区(2)的工作腔(1)，所述第一工作区(11)靠近所述工作腔(1)的顶端，用于产生第一电场；所述第二工作区(2)靠近所述工作腔(1)的尾端，且紧邻所述第一工作区(11)，用于产生第二电场；所述第一工作区(11)和所述第二工作区(2)内设置相同的工作气体介质，所述第一工作区(11)的所述第一电场与所述第二工作区(2)的所述第二电场垂直,且所述第二电场的电场梯度随距离变化，入射的粒子(10)由外部依次进入所述第一电场和所述第二电场，通过所述第一电场能够获得反映所述粒子(10)的能量信息的第一能量信号，通过所述第二电场能够获得反映所述粒子的射程的第二能量信号。2.如权利要求1所述的一种多梯度正交电场探测器，其特征是：所述工作腔(1)为密封的圆筒形结构，顶端圆心位置设有第一入射窗(3)；所述第二工作区(2)为密封的圆筒形结构，顶端圆心位置设有第二入射窗(8)，底端设置在所述工作腔(1)的底端内侧；所述第一入射窗(3)与所述第二入射窗(8)同轴。3.如权利要求2所述的一种多梯度正交电场探测器，其特征是：在所述第一工作区(11)内设有平行的第一阳极(5)和阴极(7)，所述第一阳极(5)和所述阴极(7)的顶端靠近所述工作腔(1)顶端内侧，所述第一阳极(5)和所述阴极(7)的尾端靠近所述第二工作区(2)的顶端外侧；在所述第一阳极(5)和所述阴极(7)之间还设有栅网(6)，所述栅网(6)与所述第一阳极(5)和所述阴极(7)平行；所述第一阳极(5)和所述栅网(6)之间形成第一均匀电场区，所述阴极(7)和所述栅网(6)之间形成第二均匀电场区；所述第一电场由所述第一均匀电场区和所述第二均匀电场区构成，通过控制所述阴极(7)、所述栅网(6)和第一阳极(5)的电压使所述第一电场的约化场强达到所述粒子(10)电离所需工作区间；所述第一电场的方向与所述粒子(10)的运动方向垂直；所述粒子(10)在所述第一电场内与所述工作气体介质碰撞产生第...

【专利技术属性】
技术研发人员：何明，张文慧，赵庆章，修诚利，
申请(专利权)人：中国原子能科学研究院，
类型：发明
国别省市：