集成式离散型倍增检测装置的制作方法

本发明涉及物理仪器装置领域，具体地，涉及一种集成式离散型倍增检测装置，尤其是一种在真空单元中检测微小离子流的仪器装置。

背景技术：

1、较多的高端科学仪器需要检测在真空背景下产生的微小离子流。比如在质谱仪中，离子经过按其质荷比分离以后，打到检测器上形成电流信号。经常这种电子流的信号很小，即使经过高倍放大器放大，也会淹没在电子噪声中。通常人们可以用一个电子倍增器来作为检测器，使最初的粒子流，先转化成电子流，再经过逐级倍增，放大几十万到几百万倍，然后再送到放大器放大，就能成功地把信号检测出来了。传统的电子倍增器由一系列打拿极组成。其上的电压由高压电源经过分压电阻产生，从电子的进口到出口，打拿极的电位逐步上升。电子受电场的吸引，打上第一个打拿极。在打拿极上，一个电子可以打出两个到四个二次电子，然后这些二次电子再次受到电场吸引，加速打到第二个打拿极上；这样在第二个打拿极上，每个电子又倍增为2个到4个；然后每个电子再受电场吸引，打到第三个打拿极上，再次得到倍增。譬如:每次倍增的倍增率为3，那么经过10次倍增以后，一个入射的电子就会产生310个电子的输出。也就是说这个倍增器的总体倍增率达到59000。通常打拿极由金属片做成，装在陶瓷支架上，形成整个倍增器。质谱仪的倍增器还有一个转换电极，它可以将入射的离子2首先转换成二次电子6，然后这些二次电子再经过倍增器逐级地倍增，输出一个电流信号。也有的倍增器设计成一个玻璃管道，在这个玻璃管道的内壁上，通过加热析出，形成一层铅膜。由于这层铅膜是高电阻性的，在这个管道的两端加上高压以后，这个管道内就形成一个电位梯度。电子从一头进入，不断地在内壁上撞击、倍增，并向另一端移动，最后在管子的另一端，就形成几百万倍的电子流。这种结构的倍增器又叫做通道式倍增器(英文名为:channeltron)。通道电子倍增器具备小巧、造价便宜的特点。当然它是玻璃结构，也有易碎的特点，同时也存在饱和电流较低的缺点。

2、专利文献cn109712864a公开了一种简化质谱仪，包括：第一印刷电路板、第二印刷电路板和格栅电极板，格栅电极板设置于第一印刷电路板和第二印刷电路板之间；第一印刷电路板、第二印刷电路板上相向设置有平行导电条，格栅电极板上设置有格栅电极，相向设置的平行导电条分别与格栅电极共同构成复式并列的离子阱；简化质谱仪还包括连通到真空泵的壳体，壳体内部通过真空泵将复式并列的离子阱置于真空腔中。该专利仍然不具备电子倍增的功能，也就是说在检测微小信号的时候都无法进一步地在真空腔内将粒子流信号先行放大。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种集成式倍增检测装置。

2、根据本发明提供的一种集成式倍增检测装置，包括：

3、盖板部件，内部构建有真空单元并配置有印刷电路单元；

4、离子转换打拿极，布置在所述真空单元中并能够检测正离子或者负离子流，与所述印刷电路单元相连，将离子阱中射出的测后离子转换为二次电子；

5、电子倍增打拿极，位于所述离子转换打拿极的后端并倍增所述二次电子，布置在所述真空单元中并连接所述印刷电路单元；

6、信号电子收集极，位于所述真空单元中并布置在所述印刷电路单元上，用于接收倍增后的所述二次电子；

7、电压分配元器件，位于在所述真空单元的外部并设置于印刷电路单元上，电连接所述离子转换打拿极、电子倍增打拿极、信号电子收集极。

8、优选地，所述印刷电路单元包括印刷电路板；

9、所述电子倍增打拿极、信号电子收集极装配在印刷电路板上；

10、所述印刷电路板的电路层数为一层或者多层。

11、优选地，所述印刷电路板的电路层数为多层；

12、所述印刷电路板上设置一个或者多个盲埋孔。

13、优选地，所述电子倍增打拿极包括压制金属片构件和/或印刷电路金属层图案构件。

14、优选地，所述压制金属片构件与印刷电路板相连接；

15、所述压制金属片构件包括多个间隙排列的压制金属片；

16、所述印刷电路金属层图案构件设置于印刷电路板的表面上。

17、优选地，所述压制金属片采用二次电子发射系数大于设定阈值的金属材料或表面镀有二次电子发射系数大于设定阈值的金属的材料。

18、优选地，所述的电压分配元器件包括分压电阻7和高压接插件；

19、所述印刷电路金属层图案构件包括接地屏蔽构件。

20、优选地，还包括：质谱分析单元；

21、所述质谱分析单元位于所述真空单元中；

22、至少一部分经过所述质谱分析单元的离子打到所述离子转换打拿极上转化为二次电子，并经过倍增、放大、记录得到质谱图，获取质谱图信息。

23、优选地，所述质谱分析单元包括离子阱质量分析器。

24、优选地，所述离子阱质量分析器采用印刷电路板制成。

25、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

26、本发明能够让在真空中进行电子倍增的器件和其它放大器件集成在同一个印刷电路板的两面上，突破现有技术中的缺陷，能够在真空单元中实现多次倍增放大微小离子流的问题，使用方便，且性价比较高。

技术特征：

1.一种集成式倍增检测装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的集成式倍增检测装置，其特征在于，所述印刷电路单元包括印刷电路板；

3.根据权利要求2所述的集成式倍增检测装置，其特征在于，所述印刷电路板的电路层数为多层；

4.根据权利要求2所述的集成式倍增检测装置，其特征在于，所述电子倍增打拿极包括压制金属片构件和/或印刷电路金属层图案构件。

5.根据权利要求4所述的集成式倍增检测装置，其特征在于，所述压制金属片构件与印刷电路板相连接；

6.根据权利要求5所述的集成式倍增检测装置，其特征在于，所述压制金属片采用二次电子发射系数大于设定阈值的金属材料或表面镀有二次电子发射系数大于设定阈值的金属的材料。

7.根据权利要求5所述的集成式倍增检测装置，其特征在于，所述的电压分配元器件包括分压电阻(27)和高压接插件；

8.根据权利要求1所述的集成式倍增检测装置，其特征在于，还包括：质谱分析单元；

9.根据权利要求8所述的集成式倍增检测装置，其特征在于，所述质谱分析单元包括离子阱质量分析器。

10.根据权利要求9所述的集成式倍增检测装置，其特征在于，所述离子阱质量分析器采用印刷电路板制成。

技术总结
本发明提供了一种集成式倍增检测装置，包括：盖板部件，内部构建有真空单元并配置有印刷电路单元；离子转换打拿极，将离子阱中射出的测后离子转换为二次电子；电子倍增打拿极，位于离子转换打拿极的后端并倍增所述二次电子，信号电子收集极，位于真空单元中并布置在印刷电路单元上，用于接收倍增后的二次电子；电压分配元器件，位于在真空单元的外部并设置于印刷电路单元上，电连接离子转换打拿极、电子倍增打拿极、信号电子收集极。本发明能够让在真空中进行电子倍增的器件和其它放大器件集成在同一个印刷电路板的两面上，解决在真空单元中实现多次倍增放大微小离子流的问题，使用方便，且性价比较高。

技术研发人员：薛兵,景加荣,那莉莉,唐朝阳,王玉涵,罗勇
受保护的技术使用者：上海裕达实业有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13