[發明專利]一種緊湊型帶電粒子檢測器

有效

• 申請號: 201910047345.5
• 申請日: 2019-01-18
• 公開（公告）號: CN109742007B
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 高啟;劉茂元;陳雷
• 申請（專利權）人: 西藏大學
• 主分類號: H01J37/244
• 分類號: H01J37/244;H01J37/28
• 代理公司: 成都正華專利代理事務所(普通合伙) 51229
• 代理人: 何凡

本發明公開了一種緊湊型帶電粒子檢測器，其包括圓柱形或矩形的外殼，外殼的一端設置有吸引電極，外殼內設置有偏轉電極，偏轉電極下側設置有半導體基探測器；吸引電極包括外側電極和內側電極，外側電極和內側電極均呈環形，且圓心重合，外側電極與內側電極間通過電阻柵極連接；偏轉電極呈環形，且直徑小于外側電極并大于內側電極；偏轉電極的電壓高于吸引電極。本發明能夠解決現有技術中帶電粒子監測器結構復雜、空間利用率低的問題，結構簡單、效率高、可靠性強。

技術領域

本發明涉及一種監測裝置，具體涉及一種緊湊型帶電粒子檢測器。

背景技術

帶電粒子監測裝置對于帶電粒子及粒子束相關儀器，如掃描式電子顯微鏡等，是必要的組成部分。通過由電子源射出的電子束與試件表面碰撞并偏折，釋放信號電子，包括二次粒子及背向散射電子，并被帶電粒子檢測器檢測到，從而實現對試件表面的檢測。

由于信號粒子以二次粒子為主，其能量較小，且在電子束與試件表面碰撞并偏折過程中，釋放的信號粒子方向呈散射狀，即使在檢測器內設置電極以吸引二次粒子，通過單一設置的檢測器捕捉的二次粒子仍較少，使得為了獲得足夠信息，需要在檢測器內設置光電倍增管，以將探測信號放大輸出。但這樣的探測效率仍然極低。

因此，一種解決方法是在掃描式電子顯微鏡的周圍設置多個探測器，以提高二次粒子的捕獲量；但由于探測器結構復雜，設置多個探測器時，其占用空間較大，因此，探測器的設置數量極為有限。最終的探測效率仍然較低。

發明內容

本發明針對現有技術中的上述不足，提供了一種能夠解決現有技術中帶電粒子監測器結構復雜、空間利用率低的問題的緊湊型帶電粒子檢測器。

為解決上述技術問題，本發明采用了下列技術方案：

提供了一種緊湊型帶電粒子檢測器，其包括圓柱形或矩形的外殼，外殼的一端設置有吸引電極，外殼內設置有偏轉電極，偏轉電極下側設置有半導體基探測器；吸引電極包括外側電極和內側電極，外側電極和內側電極均呈環形，且圓心重合，外側電極與內側電極間通過電阻柵極連接；偏轉電極呈環形，且直徑小于外側電極并大于內側電極；偏轉電極的電壓高于吸引電極；外側電極和內側電極與偏轉電極之間的空隙分別形成吸引帶電粒子通過的通道，且通道的寬度為外側電極和內側電極分別到偏轉電極的距離，兩個通道的寬度之和大于外側電極和內側電極的間距。

上述技術方案中，優選的，外側電極、電阻柵極和內側電極間電壓相同。

上述技術方案中，優選的，內側電極的電壓高于外側電極。

上述技術方案中，優選的，電阻柵極為若干同心圓嵌套結構，同心圓內部呈網狀結構。

上述技術方案中，優選的，偏轉電極為電磁線圈。

上述技術方案中，優選的，偏轉電極與內側電極同軸設置。

本發明提供的上述緊湊型帶電粒子檢測器的主要有益效果在于：

本發明通過在外殼內設置吸引電極，以吸引帶電粒子，通過設置偏轉電極，以匯聚帶電粒子，通過設置半導體基探測器，以吸收被匯聚的帶電粒子。

通過將吸引電極設置為外側電極與內側電極配合的結構，同時在外殼內部設置偏轉電極，由于偏轉電極的電壓高于吸引電極，因此外側電極和內側電極與偏轉電極之間的空隙可分別形成吸引帶電粒子通過的通道，且通道的寬度是外側電極和內側電極分別到偏轉電極的距離，這兩個通道的寬度之和顯然大于外側電極和內側電極的間距，從而在縮小檢測器體積的情況下提高了檢測器吸引帶電粒子的效率，進而提高了檢測器的空間利用效率，相對于現有結構中通過擴大吸引電極的大小，以吸收更多帶電粒子的方案，能夠顯著節省空間，從而能夠在小范圍內布置更多檢測器。

通過用半導體基探測器替代現有結構中的閃爍器、光導管和光電倍增管的組合，能夠顯著縮小電子探測部分的體積。