本发明专利技术涉及一种组装式带电粒子二维成像探测器包括：微通道板单元、荧光屏、固定组装架以及密封视窗法兰单元；所述视窗法兰单元包括一视窗法兰，于法兰体轴向上的法兰孔处设有透视窗口，其为法兰视窗，于法兰体上设有贯穿法兰体的高压电极的接头；于视窗法兰单元内、法兰视窗的上方设置有固定组装架，荧光屏和微通道板单元通过固定组装架从下至上依次设置于法兰视窗的上方，法兰视窗、荧光屏和微通道板单元间留有空隙；荧光屏和微通道板单元分别通过导线与高压电极的接头相连。所述探测器可用于真空中带电粒子的二维探测及成像，具体来说，带电粒子经由微通道板单元放大后的信号被荧光屏接收成像，所成的像再经过密封视窗法兰单元被外界采集。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及带电粒子探测，具体地说是一种用于探测带电粒子空间二维分布并将其成像的组装式带电粒子空间二维成像探测器，可以实现真空系统中带正/负电荷的离子以及电子的二维成像。
技术介绍
带电粒子探测器在国家的安防、药物研发分析、火灾检测等众多的社会领域发挥着极其重要的作用。而其技术方法大概又有四种分类，分别是微通道板探测器、单通道电子倍增器、离散打拿极倍增器以及法拉第杯，其中除第四种法拉第杯主要用于离子探测外，其余的三种均可用于电子和离子的探测。基于微通道板放大的探测器以其高信噪比、可以实现微型化设计等优点而成为当今主流的带电粒子探测器。结合微通道板放大的信号，其后若辅以阳极便可构成一般的表征信号强度的探测器，而若辅以用于电子成像的荧光屏便可构成一种可实现二维成像的探测器。成像探测器的产生无论对于用作科研，抑或反过来改进分析技术(例如质谱技术)都起着积极地作用。一般的，我们可以将其用于对离子/电子光学设计的检验、基于飞行时间质谱的离子/光电子速度成像、真空紫外光谱甚至于高能物理领域。现今此类型的商品化的成像探测器的一般结构是微通道板单元后辅以光学耦合光纤为基底的荧光屏，该荧光屏同时起到密封的作用。从集成化的角度来讲这种成像探测器是一种高度集成化的成像探测器，并且密封技术上非常可取。同时，也应当看到这种集成探测器的不足之处，其采用光学耦合光纤作为荧光屏的基底，探测面积无疑受到了很大的限制，因为大尺度光纤的制作本身就是一个难题，这无疑将会大大的增加制作的成本。另外考虑到荧光屏上的荧光粉在信号电子轰击下的寿命，当出现荧光屏损坏时，则高度集成的成像探测器便整体报废，加大使用成本。目前，以玻璃为基底用于电子探测的荧光屏的制作已经是一种非常成熟的技术， 且在尺寸的控制方面也有着理想的成本。同时，高透光率的密封视窗也早已为人们熟知并且应用。综合上述技术的考虑，高效率低成本组装式的成像探测器的实现似乎成为可能。
技术实现思路
本专利技术是鉴于以上的事实而做出的，其目的在于提供一种组装式的二维带电粒子成像探测器；为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为一种组装式带电粒子二维成像探测器，包括微通道板(MCP)单元、荧光屏、固定组装架以及密封视窗法兰单元；所述视窗法兰单元包括一视窗法兰，于法兰体轴向上的法兰孔处设有透视窗口，其为法兰视窗，于法兰体上设有贯穿法兰体的高压电极的接头；于视窗法兰单元内、法兰视窗的上方设置有固定组装架，荧光屏和微通道板(MCP)单元通过固定组装架从下至上依次设置于法兰视窗的上方，法兰视窗、荧光屏和微通道板(MCP) 单元间留有空隙；荧光屏和微通道板(MCP)单元分别通过导线与高压电极的接头相连。视窗法兰设置微通道板(MCP)的一侧与真空系统相连，构成密封视窗法兰单元； 透视窗口材料是石英玻璃，其将荧光屏成的像最大程度的透过，高压电极的接头用于给固定组装架上的微通道板单元和荧光屏提供外界高压，同时，高压电极接头及透视窗口均焊接于不锈钢法兰体上，以用于真空密封的环境下进行带电粒子的探测；微通道板单元包括两片叠合在一起的微通道板，两片微通道板按照微通道对应相交呈钝角的方式排列组装在一起，当被加以适当高电压时，可对被探测带电粒子信号进行最大程度的放大；叠合在一起的两片微通道板，位于上面的微通道板上方的电极及位于下面的微通道板下方的电极分别与高压电极接头相连；所述固定组装架由硬质电极板、绝缘陶瓷片和绝缘陶瓷柱组成，固定组装架是由三组平行放置的绝缘陶瓷片通过二组绝缘陶瓷柱间隔的层状结构，荧光屏和微通道板(MCP)单元分别通过绝缘陶瓷片可拆卸地组装在固定组装架上，于绝缘陶瓷片与荧光屏和微通道板(MCP)单元的电极相接处均分别设有硬质电极板， 荧光屏和微通道板(MCP)单元分别经硬质电极板通过导线与高压电极接头相连；硬质电极用于对微通道板单元和荧光屏提供高压，绝缘陶瓷用于固定微通道板单元和荧光屏以及实现电极间的绝缘。所述硬质电极板为采用不锈钢、铜或铝制成的电极板；所述固定组装架作为一个独立的单元由绝缘螺丝安装在密封视窗法兰单元上，通过固定组装架上的绝缘陶瓷实现固定组装架和密封视窗法兰单元间的绝缘，并且通过密封视窗法兰单元上的高压电极接头向固定组装架上的硬质电极提供高压。所述探测器可用于真空中带电粒子的二维探测及成像，具体来说，带电粒子经由微通道板单元放大后的信号被荧光屏接收成像，所成的像再经过密封视窗法兰单元被外界采集。本专利技术通过一种组装式的设计，结合现有的成熟的荧光屏的制作和高透光率的密封视窗技术，实现大尺度成像探测面积却有着较低制作成本，同时针对荧光屏寿命等缺点， 通过自行组装更换实现成像探测器的循环使用。附图说明图1本专利技术第一实施例的侧视图2本专利技术第一实施例NO光电子成像图例； 图3本专利技术第一实施例不同荧光屏高压下NO的光电子能谱； 图4本专利技术第一实施例不同微通道板单元高压下NO光电子能谱； 附图中的侧视图为示意性的且未按照比例绘制。不过不同的附图中相同或相似的部件均在附图中给出相同的标记。具体实施方式本专利技术是按如下方式组装式带电粒子二维成像探测器。具有带电粒子放大成像体系，即微通道板单元和荧光屏，经由微通道板放大的带电粒子信号轰击到荧光屏后而成像。 微通道板单元和荧光屏被组装在一个固定组装架上，该固定组装架被设计用来完成带电粒子放大成像体系间的独立固定，高压供电以及相互绝缘的目的。同时，固定组装架可以固定在密封法兰之上，如此共同构成成像探测器。本专利技术的固定组装架中，用于微通道板单元固定的部分采用绝缘陶瓷先行将其固定，而后利用硬质电极将绝缘陶瓷封装，同时接触微通道板实现对微通道板的高压供电。荧光屏也是安装在绝缘陶瓷内部，并且利用硬质电极板将其固定封装，硬质电极板同样也起到高压供电的作用。固定封装的微通道板单元和荧光屏之间利用陶瓷柱连接，以用来形成可拆装的独立的探测成像单元。本专利技术的密封视窗法兰，应当具有探测成像单元的安装支架。为了实现高真空密封条件下的高压供电，采用高压电极接头进行高压供电。将高压电极接头耦合进视窗法兰上，在高压供电的同时保证可以实现高真空的密封。密封视窗法兰可以是一个经过特殊设计的独立的密封视窗法兰或者是一个密封视窗法兰单元，该单元可有一个一般的密封视窗法兰和一个耦合有高压电极接头的密封法兰架共同组成。参照图1所示，组装式带电粒子空间二维成像探测器由微通道板单元1、荧光屏 2、固定组装架3，密封视窗法兰单元4及高压电极5组成。微通道板单元1和荧光屏2被固定组装架3固定，并被用来施加外部高压，形成独立的探测成像单元。而探测成像单元被固定在密封透视法兰单元4上，密封视窗法兰单元4有一法兰架用于上面所述的固定探测成像单元，并且与其后的一透光密封法兰共同构成密封透视法兰单元4。密封视窗法兰单元上集成了高压电极接头5用于向探测成像单元提供高压。具体为一种组装式带电粒子二维成像探测器，包括微通道板(MCP)单元、荧光屏、固定组装架以及密封视窗法兰单元；所述视窗法兰单元包括一视窗法兰，于法兰体轴向上的法兰孔处设有透视窗口，其为法兰视窗，于法兰体上设有贯穿法兰体的高压电极的接头；于视窗法兰单元内、法兰视窗的上方设置有固定组装架，荧光屏和微通道板(MCP)单元通过固定组装架从下至上依次设置于法兰视窗的上方，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王利，刘本康，王艳秋，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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