专利摘要

专利摘要

一种基于微通道板的抗干扰粒子检测器，属于检测器领域。本实用新型按照屏蔽筒盖板、屏蔽筒、顶绝缘子、顶环电极、第一级微通道板、上环电极、上绝缘子、中环电极、第二级微通道板、下环电极、下绝缘子、锥体法拉第盘、法拉第盘屏蔽罩和金属法兰顺次设置。本实用新型采用提供的抗干扰粒子检测器，采用两片微通道板串联的模式和锥体锥形法拉第盘结构，将整个微通道板通过屏蔽筒和法拉第盘屏蔽罩组成的屏蔽系统屏蔽起来，有效增加粒子检测器对外部脉冲电场及射频电场的抗干扰能力。

权利要求

1.一种基于微通道板的抗干扰粒子检测器，其特征在于，该检测器设有圆形金属法兰(14)，金属法兰(14)中心位置设有圆形通孔，通孔一侧设有真空连接器b(16)，通孔另一侧由近及远顺次设有法拉第盘屏蔽罩(13)、锥体法拉第盘(12)、屏蔽筒(2)和屏蔽筒盖板(1)；法拉第盘屏蔽罩(13)为去底空心圆锥状，圆锥顶点轴向外延形成管状外延体，该管状外延体外径与金属法兰(14)中圆形通孔内径相同，管状外延体中间位置径向外延形成圆盘状突起，管状外延体伸入圆形通孔使圆盘状突起与金属法兰(14)接触；锥体法拉第盘(12)为去底空心圆锥状且圆锥顶点轴向外延一段形成管状外延体a，锥体法拉第盘(12)尺寸小于法拉第盘屏蔽罩(13)，同时锥体法拉第盘(12)与法拉第盘屏蔽罩(13)同轴设置，锥体法拉第盘(12)与真空连接器b(16)连接；屏蔽筒(2)为空心管状直径小于金属法兰(14)直径，屏蔽筒(2)外侧设有屏蔽筒盖板(1)，屏蔽筒盖板(1)中心设有圆孔；锥体法拉第盘(12)与屏蔽筒盖板(1)之间设有绝缘子，以锥体法拉第盘(12)为起始由近及远顺序设置下绝缘子(11)、上绝缘子(7)和顶绝缘子(3)；下绝缘子(11)为内侧轴向两侧突起的环状部件，下绝缘子(11)内侧突起的直径小于锥体法拉第盘(12)的底面直径，上绝缘子(7)与下绝缘子(11)完全相同，顶绝缘子(3)的大小形状与下绝缘子(11)的大小形状相比区别为顶绝缘子(3)靠近屏蔽筒盖板(1)侧未突起；下绝缘子(11)与上绝缘子(7)之间设有圆形第二级微通道板(9)，第二级微通道板(9)直径与下绝缘子(11)突起的环状部件直径相同，第二级微通道板(9)与下绝缘子(11)之间设有下环电极(10)，下环电极(10)为直径与下绝缘子(11)突起的环状部件直径相同，第二级微通道板(9)与上绝缘子(7)之间设有中环电极(8)，中环电极(8)与下环电极(10)完全相同；上绝缘子(7)与顶绝缘子(3)之间设有第一级微通道板(5)，第一级微通道板(5)与第二级微通道板(9)大小相同，第一级微通道板(5)与上绝缘子(7)之间设有上环电极(6)，第一级微通道板(5)与顶绝缘子(3)之间设有顶环电极(4)，顶环电极(4)和上环电极(6)与下环电极(10)大小完全相同；顶环电极(4)与上环电极(6)之间连有电阻R1(17)，上环电极(6)与中环电极(8)之间连有电阻R2(18)，中环电极(8)与下环电极(10)之间连有电阻R3(19)，下环电极(10)与法拉第盘屏蔽罩(13)之间连有电阻R4(20)，电阻R4(20)与法拉第盘屏蔽罩(13)之间与电源连接；金属法兰(14)靠近圆心位置设有真空连接器a(15)，真空连接器a(15)与顶环电极(4)电连接；其中屏蔽筒(2) 内设有栅网。

2.根据权利要求1所述的一种基于微通道板的抗干扰粒子检测器，其特征在于，锥体法拉第盘(12)与法拉第盘屏蔽罩(13)之间有3-10mm的空隙。

3.根据权利要求1所述的一种基于微通道板的抗干扰粒子检测器，其特征在于，锥体法拉第盘(12)接受面的面积为第二级微通道板(9)的出射面面积的10％-100％。

说明书

技术领域

本实用新型属于检测器领域，具体涉及一种基于微通道板的抗干扰粒子检测器。

背景技术

微通道板(Microchannel Plate，MCP)是一种由许多个微米级的电子倍增管 (微通道)平行排列组成的二维平面阵的电子倍增探测器，通常被用于检测电子或离子等带电粒子，也可以测得高速的中性粒子，以及在紫外光和X光范围的光子。由于微通道的电子倍增作用(单管增益可达1000倍以上)，微通道板上的许多平行且独立的微通道阵列为微通道板提供了微米级的空间分辨能力，因此不仅广泛用于粒子检测(离子、电子或短波长光子)，也用于分析这些粒子的空间位置信息。

在传统的微通道应用案例中，包括一些商业化产品，微通道板构成的粒子检测系统裸漏在真空腔室中，这种应用方式在直流电场中以及短波长光子检测时得到了广泛应用。但是如在微通道板构成的粒子检测系统附近存在强烈干扰源，如射频电场、脉冲高压电场等情况下，由于其高增益特点，会产生强烈的干扰信号输出，这些干扰信号有时比真实的粒子信号更强，甚至达到数倍于粒子信号强度；此外，微通道板粒子检测系统中的金属电极、连接线、分压电阻等也会在干扰源作用下产生感应电势，导致相应的背景噪声。

实用新型内容

针对上述不足本实用新型提供一种抗干扰的基于微通道板的粒子检测器，该检测器可有效去除干扰信号，提高真实粒子的检测准确率。

本实用新型解决技术问题采用的检测器设有圆形金属法兰，金属法兰中心位置设有圆形通孔，通孔一侧设有真空连接器b，通孔另一侧由近及远顺次设有法拉第盘屏蔽罩、锥体法拉第盘、屏蔽筒和屏蔽筒盖板。法拉第盘屏蔽罩为去底空心圆锥状，圆锥顶点轴向外延形成管状外延体，该管状外延体外径与金属法兰中圆形通孔内径相同，管状外延体中间位置径向外延形成圆盘状突起，管状外延体伸入圆形通孔使圆盘状突起与金属法兰接触。锥体法拉第盘为去底空心圆锥状且圆锥顶点轴向外延一段形成管状外延体a，锥体法拉第盘尺寸小于法拉第盘屏蔽罩，同时锥体法拉第盘与法拉第盘屏蔽罩同轴设置，锥体法拉第盘与真空连接器b连接。屏蔽筒为空心管状直径小于金属法兰直径，屏蔽筒外侧设有屏蔽筒盖板，屏蔽筒盖板中心设有圆孔。锥体法拉第盘与屏蔽筒盖板之间设有绝缘子，以锥体法拉第盘为起始由近及远顺序设置下绝缘子、上绝缘子和顶绝缘子；下绝缘子为内侧轴向两侧突起的环状部件，下绝缘子内侧突起的直径小于锥体法拉第盘的底面直径，上绝缘子与下绝缘子完全相同，顶绝缘子靠近屏蔽筒盖板侧未突起，其他与下绝缘子完全相同。下绝缘子与上绝缘子之间设有圆形第二级微通道板，第二级微通道板直径与下绝缘子突起的环状部件直径相同，第二级微通道板与下绝缘子之间设有下环电极，下环电极的直径与下绝缘子突起的环状部件直径相同，第二级微通道板与上绝缘子之间设有中环电极，中环电极与下环电极完全相同；上绝缘子与顶绝缘子之间设有第一级微通道板，第一级微通道板与第二级微通道板大小相同，第一级微通道板与上绝缘子之间设有上环电极，第一级微通道板与顶绝缘子之间设有顶环电极，顶环电极和上环电极与下环电极大小完全相同。顶环电极与上环电极之间连有电阻R1，上环电极与中环电极之间连有电阻R2，中环电极与下环电极之间连有电阻R3，下环电极与法拉第盘屏蔽罩之间连有电阻 R4，电阻R4与法拉第盘屏蔽罩之间与电源连接。金属法兰靠近圆心位置设有真空连接器a，真空连接器a与顶环电极电连接。

进一步的，屏蔽筒内设有栅网。

进一步的，锥体法拉第盘与法拉第盘屏蔽罩之间有3-10mm的空隙。

进一步的，真空连接器a和真空连接器b为同轴型50欧姆高频真空连接器。

进一步的，微通道板通过环状电极与分压电路相连，每级微通道板的板间工作电压约为800-1200v；两级微通道板之间维持0-300V电压差；第二级微通道板的出射面电压比锥体法拉第盘低100-300V。

进一步的，锥体法拉第盘接受面的面积为第二级微通道板的出射面面积的 10％-100％。

原理：锥体法拉第盘和法拉第盘屏蔽罩均为锥体结构，其尺寸大小通过公式①计算，得到的输出阻抗为50Ω，与之后连接的50Ω同轴信号线实现阻抗匹配。计算公式如下，其中，Z0为传输阻抗，εr为锥体法拉第盘和法拉第盘屏蔽罩之间填充绝缘介质的介电常数，a为锥体法拉第盘锥体外径，b为法拉第盘屏蔽罩内径。

公式：

有益效果：本实用新型采用提供的抗干扰粒子检测器，采用两片微通道板串联的模式和锥体锥体法拉第盘结构，将整个微通道板通过屏蔽筒和法拉第盘屏蔽罩组成的屏蔽系统屏蔽起来，有效增加粒子检测器对外部脉冲电场及射频电场的抗干扰能力。

附图说明

图1为本实用新型涉及的检测器结构拆解示意图。

图2为本实用新型金属法兰部分各部件的纵向剖视图。

图3为在脉冲电场下，使用本实用新型检测器前后对比谱图。

图4为在射频电场下，使用本实用新型检测器前后对比谱图。

如图1.屏蔽筒盖板，2.屏蔽筒，3.顶绝缘子，4.顶环电极，5.第一级微通道板， 6.上环电极，7.上绝缘子，8.中环电极，9.第二级微通道板，10.下环电极，11.下绝缘子，12.锥体法拉第盘，13.法拉第盘屏蔽罩，14.金属法兰，15.真空连接器a， 16.真空连接器b，17.电阻R1，18.电阻R2，19.电阻R3，20电阻R4。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例1

本实用新型解决技术问题采用的检测器设有圆形金属法兰14，金属法兰14 中心位置设有圆形通孔，通孔一侧设有真空连接器b16，通孔另一侧由近及远顺次设有法拉第盘屏蔽罩13、锥体法拉第盘12、屏蔽筒2和屏蔽筒盖板1。法拉第盘屏蔽罩13为去底空心圆锥状，圆锥顶点轴向外延形成管状外延体，该管状外延体外径与金属法兰14中圆形通孔内径相同，管状外延体中间位置径向外延形成圆盘状突起，管状外延体伸入圆形通孔使圆盘状突起与金属法兰14接触。锥体法拉第盘12为去底空心圆锥状且圆锥顶点轴向外延一段形成管状外延体a，锥体法拉第盘12尺寸小于法拉第盘屏蔽罩13，同时锥体法拉第盘12与法拉第盘屏蔽罩13同轴设置，锥体法拉第盘12与真空连接器b16连接。屏蔽筒2为空心管状直径小于金属法兰14直径，屏蔽筒2外侧设有屏蔽筒盖板1，屏蔽筒盖板1中心设有圆孔。锥体法拉第盘12与屏蔽筒盖板1之间设有绝缘子，其中锥体法拉第盘12由近及远顺序设置下绝缘子11、上绝缘子7和顶绝缘子3；下绝缘子11为内侧轴向两侧突起的环状部件，下绝缘子11内侧突起的直径小于锥体法拉第盘12的底面直径，上绝缘子7与下绝缘子11完全相同，顶绝缘子3靠近屏蔽筒盖板1侧未突起，其他与下绝缘子11完全相同。下绝缘子11与上绝缘子 7之间设有圆形第二级微通道板9，第二级微通道板9直径与下绝缘子11突起的环状部件直径相同，第二级微通道板9与下绝缘子11之间设有下环电极10，下环电极10为直径与下绝缘子11突起的环状部件直径相同，第二级微通道板9 与上绝缘子7之间设有中环电极8，中环电极8与下环电极10完全相同；上绝缘子7与顶绝缘子3之间设有第一级微通道板5，第一级微通道板5与第二级微通道板9大小相同，第一级微通道板5与上绝缘子7之间设有上环电极6，第一级微通道板5与顶绝缘子3之间设有顶环电极4，顶环电极4和上环电极6与下环电极10大小完全相同。顶环电极4与上环电极6之间连有电阻R117，上环电极6与中环电极8之间连有电阻R218，中环电极8与下环电极10之间连有电阻 R319，下环电极10与法拉第盘屏蔽罩13之间连有电阻R420，电阻R420与法拉第盘屏蔽罩13之间与电源连接。金属法兰14靠近圆心位置设有真空连接器 a15，真空连接器a15与顶环电极4电连接。其中屏蔽筒2内设有栅网。

实施例2

本实施例中电阻R117和电阻R319的阻值均为5MΩ，电阻R420的阻值为 0.5MΩ电阻均为3w规格。在本实施例中电阻R220阻值为0，第一级微通道板5 与第二级微通道板9之间电压差为0V。由外部直流电源通过真空连接器a15提供负2000-2400V高压直流，通过电路为微通道板及锥体法拉第盘提供工作电压。

本实用新型中，离子通过屏蔽筒2内的栅网入射到第一级微通道板5的入射面，入射离子撞击微通道内壁上产生了二次电子，产生的二次电子在第一级微通道板5的800V-1200V工作电压作用下加速并继续轰击微通道内壁产生更多二次电子，从而获得增益放大并最终离开第一级微通道板5；第一级微通道板5的出射电子在两级微通道板之间的0-300V电压加速下轰击第二级微通道板9，并在第二级微通道板9上获得再次放大，产生更多的二次出射电子，出射电子在第二级微通道板9和锥体法拉第盘12的电压作用下(100-300V)上，轰击锥体法拉第盘12上，产生的电流通过同轴型50欧姆高频真空连接器16通过50欧姆同轴信号线传输至高速数据采集卡。

本实用新型通过添加一个屏蔽筒2与法拉第盘屏蔽罩13相连，将整个微通道板屏蔽起来，有效增加了抗干扰能力。图2为在脉冲电场干扰情况下，常规结构的微通道板检测器和采用本实用新型结构的新型检测器对脉冲电场的响应谱图。从常规结构的微通道板检测器的噪声甚至可以获得脉冲电场的脉冲宽度。显然，采用本实用新型结构的新型检测器可以良好地屏蔽脉冲电场带来的干扰。

图3为在射频电场存在情况下，常规结构的微通道板检测器和采用本实用新型结构的新型检测器的对射频电场的响应谱图。采用本实用新型结构的新型检测器可以良好地屏蔽射频电场带来的干扰。

上述实施例只是用于对本实用新型的举例和说明，而非意在将本实用新型限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本实用新型不局限于上述实施例，根据本实用新型的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本实用新型所要求保护的范围内。

一种基于微通道板的抗干扰粒子检测器专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。