[发明专利]一种紧凑型带电粒子探测器

权利要求书

1.一种紧凑型带电粒子探测器，其特征在于：包括屏蔽电极（1）、微通道板组（2）、电子收集极（3）、电子收集极屏蔽筒（4）、电路分压系统（5）以及装配法兰（6）；

其中，屏蔽电极（1）、微通道板组（2）、电子收集极（3）、电子收集极屏蔽筒（4）依次平行并且同轴的装配在装配法兰（6）上；

（a）屏蔽电极（1）用于屏蔽施加在探测器一侧的电场对所要进行探测的离子在飞行过程中的时间所带来的影响；

（b）微通道板组（2）起到对所要探测的离子信号进行放大的作用；

（c）电子收集极（3）和电子收集极屏蔽筒（4）用于接收经过微通道板组（2）放大后的电子信号并转化为能够直接测量的电子信号输出给外界采集系统；

（d）电路分压系统（5）为微通道板组（2）和各级电极提供可供工作的电压；

（e）装配法兰（6）为一可装配在质谱仪的用于承载屏蔽电极（1）、微通道板组（2）、电子收集极（3）、电子收集极屏蔽筒（4）和电路分压系统（5）的经过改造的标准法兰。

2.根据权利要求1所述的紧凑型带电粒子探测器，其特征在于：所述屏蔽电极（1）位于质谱仪内离子无场飞行区域的末端，并且电极端面与飞行方向垂直放置；所述屏蔽电极（1）为一中间为金属栅网的圆形电极，离子透过率10%至99%。屏蔽电极半径尺寸为5毫米至200毫米。

3.根据权利要求2所述的紧凑型带电粒子探测器，其特征在于：所述的金属栅网的材质为金属导体材料，包括金、镍、银、铜。

4.根据权利要求2所述的紧凑型带电粒子探测器，其特征在于：所述微通道板组（2）包括两片重叠的微通道板和两片固定微通道板的圆环电极；所述微通道板平面平行于所述屏蔽电极（1），并且与所述屏蔽电极（1）同轴放置；所述两片重叠的微通道板内部的微通道呈对立方向排列，从而使离子信号经过微通道板组（2）后获得的增益达到最大。

5.根据权利要求4所述的紧凑型带电粒子探测器，其特征在于：所述的圆环电极材料为导电金属材料，包括不锈钢、铜或铝。

6.根据权利要求1所述的紧凑型带电粒子探测器，其特征在于：所述电子收集极（3）与所述电子收集极屏蔽筒（4）属于同轴结构设计，所述电子收集极（3）为一锥形体结构，其平面平行于微通道板组（2）的平面并且与微通道板组（2）同轴装配，用于收集经过微通道板组（2）放大后的信号。

7.根据权利要求6所述的紧凑型带电粒子探测器，其特征在于：所述电子收集极（3）所采用的锥形体设计为一含有中心支撑轴的中空型锥形体，锥形体外部的立体角度为10度至150度，中间空出部分的立体角度为10度至150度；所述中心支撑轴垂直于锥形体平面并且用于连接锥形体平面与锥形体锥顶。

8.根据权利要求7所述的紧凑型带电粒子探测器，其特征在于：所述锥形体锥顶固定连接在所述装配法兰（6）的同轴信号接头上，电子收集极屏蔽筒（4）与电子收集极（3）形成50欧姆的匹配电阻。

9.根据权利要求1所述的紧凑型带电粒子探测器，其特征在于：

所述电路分压系统（5）包括三个高压电阻，耐压范围均大于2400伏特，阻值大小在200欧姆至20兆欧姆；

所述三个高压电阻用于接收外界的高压，电阻1直接连接在外界高压上，电阻2与电阻1串联并且以并联的方式连接在所述微通道板组（2）的固定电极板上，为所述微通道板组（2）提供工作电压；

电阻3与电阻1和电阻2串联并且输出端与所述屏蔽电极（1）相连，并且接地。

10.根据权利要求9所述的紧凑型带电粒子探测器，其特征在于：

所述装配法兰（6）为一标准法兰或者自制的非标准法兰；

所述自制的非标准法兰构成的装配法兰（6）材料为不锈钢材料，直径为5至300毫米，厚度为3-30毫米；

所述装配法兰（6）将所述屏蔽电极（1）、所述微通道板组（2）、所述电子收集极（3）、所述电子收集极屏蔽筒（4）同轴并且相互绝缘的固定在所述装配法兰（6）的用于连接与质谱仪方向的一侧；

所述装配法兰（6）在中心轴向焊接有同轴信号接头，该同轴信号接头用于输出电子收集极（3）输出的电子信号；

所述装配法兰（6）在侧面有高压接头贯穿于法兰，所述高压接头用于连接外界施加在所述紧凑型带电粒子探测器上的高压；在装配法兰内部，高压接头与电路分压系统（5）串联。