[发明专利]法拉第筒及离子束测量系统

说明书

本申请涉及一种法拉第筒及离子束测量系统；所述法拉第筒包括：依次叠加的前端部，抑制组件，隔离组件和收集极组件；所述前端部开设有离子束收集口；其中，所述前端部设有测量口；所述收集极组件包括第一PCB板基板，所述第一PCB板基板的中部设有第一金属层，所述第一金属层边缘设有第一PCB绝缘层；被测量的离子束从所述前端部的离子束收集口进入，通过所述抑制组件屏蔽电子后由所述第一金属层收集，并用于检测离子束的束流数据；该技术方案，收集极组件采用PCB板制作，利用在PCB板基板上的PCB绝缘层和PCB绝缘层中部的金属层来收集离子束流，采用PCB工艺简化了法拉第筒结构，便于设备安装，且结构一致性好，生产制造成本低，后期维护简单。

技术领域

本申请涉及离子束技术领域，特别是一种法拉第筒及离子束测量系统。

背景技术

在离子束测量技术中，常见的是使用法拉第筒来实现，法拉第筒是一个开口的铜桶，应用于法拉第筒实验，测量束团电荷量和抑制中子发生器中的二次电子等，在对离子束进行测量时，其原理是让束流所有的电荷都沉积在法拉第筒上，法拉第筒可以比较精确地测得束流电荷量。

由于法拉第筒原理简单，操作容易，是目前使用最多的测量束团电荷量的手段之一，但法拉第筒法的缺点是束流完全沉积到法拉第筒上，束流受到了完全的破坏，难以实现实时在线监测束团电荷量的。

参考图1，图1是常规的法拉第筒结构示意图，离子束从顶部的测量口11a进入，通过抑制电极12屏蔽电子进入测量腔室10，通过收集电极13进行测量测量电流的大小确定束流的数值；参考图2，图2是常规的法拉第筒截面示意图，抑制电极12接负电，用于防止电子进入收集电荷区域，收集电极13接电流表，检测电流的通过量；外壳11可以防止外部的电荷影响测量精度，陶瓷绝缘珠12a用于隔离各个电极，通过测量口11a的大小控制测量的面积，抑制电极12一般连接-150V左右的负点位，收集电极13连接电流表一端，另外一端连接地。

上述结构的法拉第筒，体积(尺寸和厚度)较大，导致安装麻烦，使用场景受限，维护拆装不方便，安装前后的一致性较差。

发明内容

基于此，有必要针对上述体积较大、安装麻烦、使用场景受限、维护拆装不方便和安装前后的一致性较差等技术缺陷之一，提供一种法拉第筒及离子束测量系统。

一种法拉第筒，包括：依次叠加的前端部，抑制组件，隔离组件和收集极组件；所述前端部开设有离子束收集口；其中，所述前端部设有测量口；

所述收集极组件包括第一PCB板基板，所述第一PCB板基板的中部设有第一金属层，所述第一金属层边缘设有第一PCB绝缘层；

被测量的离子束从所述前端部的离子束收集口进入，通过所述抑制组件屏蔽电子后由所述第一金属层收集，并用于检测离子束的束流数据。

在一个实施例中，所述抑制组件第二PCB板基板，所述第二PCB板基板的中部设有第二金属层，所述第二金属层边缘设有第二PCB绝缘层；

所述第二金属层中部开设有与所述离子束收集口对应的透过孔，用于通过离子束流。

在一个实施例中，所述第一金属层连接电流表，所述电流表用于检测电流的大小确定离子束的束流数据；

所述第二金属层连接负电位，用于屏蔽离子束中的电子；

所述第一金属层为覆铜层，第二金属层为覆铜层。

在一个实施例中，所述透过孔包括在第二金属层上开设的多个小孔组成的小孔列阵；

其中，每个小孔用于通过离子束流并屏蔽离子束流中的电子。

在一个实施例中，所述离子束收集口包括在所述前端部上开设的与所述抑制组件的小孔列阵一一对应的多个小孔；

其中，各个所述小孔用于通过一定数量的离子束流。