专利名称：具有纳米金刚石层的电子倍增器设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及出现在电磁辐射或离子流探测管中的反射模式电子倍增器的一般领域。根据本发明的电子倍增器设备被称为“反射模式的”设备，这是因为它包括单面，通过该单面，该电子倍增器设备接收称为“入射”电子的电子流，并且作为响应，发射称为“二次”电子的电子流。就这一点而言，根据本发明的电子倍增器设备不同于透射电子倍增器，对于透射电子倍增器，接收面和发射面是相互分离的。作为一示例，这样的反射模式的电子倍增器设备可以是布置在光电倍增管、图像增强管或离子探测管中的微通道晶片或倍增器电极集合。
背景技术：
电磁辐射或离子流探测管(例如，光电倍增管、图像增强管或离子探测管)通常包括:输入设备，其用于接收电磁辐射或离子流，并且发射称为一次电子的电子流作为响应；电子倍增器设备，其用于接收所述一次电子流并且发射称为二次电子的电子流作为响应；以及输出设备，其用于接收所述二次电子流，并且作为响应而发射输出信号。电子倍增器包括至少一个激活结构，所述至少一个激活结构用于接收入射电子流，并且发射称为二次电子的电子流作为响应。电子倍增器可以是反射模式的电子倍增器类型的，其中，激活结构于是具有用于发射和接收电子的单面。例如，电子倍增器可以是由微通道晶片(GMC)或倍增器电极集合形成的。GMC是通常采用精密板(fine plate)形式的高增益电子倍增器，其包括微通道的网络，这些微通道从面向输入设备的上游面穿过该精密板至面向输出板的相对的下游面。存在两个电极，一个电极设置在GMC的上游面上，另一电极设置在下游面上。因此，GMC遭受其两个面之间的电位差，从而产生电场。正如
图1A中所示的，图1A是GMC的微通道12的示意性和局部视图，当一次电子进入微通道12并且撞击其内壁14时，二次电子被产生，当二次电子在其转向中撞击壁14，它们进一步产生二次电子。这些电子通过电场朝位于GMC的下游面IlB中微通道12的输出孔13B进行定向并且加速。因此，GMC的激活结构主要包括形成所述板的基板，其中，基板由铅玻璃制成。应用铅还原处理(reduction treatment)以最优化二次发射速率,并且使每个微通道的内壁成为半导体。每个微通道的内壁然后电连接到外部的电压源，外部的电压源使每个微通道能够被供应用于待发射的电子。GMC具有全局增益G，根据以下关系式，全局增益G取决于在倍增的每个步骤i处的基本增益(elementary gain) δ i或局部二次发射速率，并且取决于每个微通道中的倍增数量η:
权利要求
1.一种反射模式的电子倍增器设备(I)，其用于探测电磁辐射或离子流，包括至少一个激活结构(2)，所述至少一个激活结构(2)用于接收入射电子流，并且作为响应，发射称为二次电子的电子流；其中，所述激活结构(2)包括基板(3)，在所述基板(3)上提供有薄的纳米金刚石层(4)，所述纳米金刚石层⑷是由平均尺寸小于IOOnm的金刚石颗粒形成的， 其特征在于，所述激活结构(2)为微通道晶片(2)，其中，所述微通道(12)中的每个微通道从用于入射电子流的输入孔(13A)穿过所述基板(3)至用于二次电子流的输出孔(13B)，其中，所述纳米金刚石层(4)从所述相应的输入孔(13A)在所述微通道(12)中的每个微通道的内表面(14)上延伸。
2.根据权利要求1所述的电子倍增器设备(I)，其特征在于，所述纳米金刚石层(4)在一倍至三十倍于所述微通道(12)的平均直径的微通道(12)的长度上延伸。
3.根据权利要求1或2所述的电子倍增器设备(I)，其特征在于，所述纳米金刚石层(4)在所述微通道(12)中的每个微通道的内表面(14)上延伸，直到相对于所述相应的输出孔(13B) —倍至三十倍于所述微通道(12)的平均直径的距离。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电子倍增器设备(I)，其特征在于，所述纳米金刚石层(4)在所述微通道(12)中的每个微通道的内表面(14)的整个长度上延伸，直到所述相应的输出孔(13B)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的电子倍增器设备(I)，其特征在于，所述纳米金刚石层⑷中的金刚石颗粒的平均尺寸在Inm和IOnm之间。
6.根据前述权利要求中任一项所述的电子倍增器设备(I)，其特征在于，所述纳米金刚石层(4)具有大体上小于50nm的平均厚度。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的电子倍增器设备(I)，其特征在于，所述纳米金刚石层(4)与所述基板(3)相接触，其中，所述基板(3)是导电的，并且处于预定的电位下。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的电子倍增器设备(I)，其特征在于，所述纳米金刚石层⑷铺设在导电材料的子层(5)上，其中，所述子层(5)与所述基板(3)相接触，并且其中，所述基板(3)是电绝缘的。
9.根据权利要求8所述的电子倍增器设备(I)，其特征在于，所述子层(5)由Al2Q3和ZnO构成，或者由MgO和ZnO构成。
10.根据权利要求7所述的电子倍增器设备(I)，其特征在于，所述微通道晶片(2)的所述基板(3)由铅玻璃制成。
11.根据权利要求8或9中任一项所述的电子倍增器设备(I)，其特征在于，所述微通道晶片(2)的所述基板(3)由铅玻璃制成，并且具有大体上为零的氧化铅PbO浓度。
12.一种用于探测电磁辐射或离子流的系统，其特征在于，所述系统包括: 输入设备，其用于接收电子福射或尚子流，并且作为响应，发射称为一次电子的电子流， 根据前述权利要求中任一项所述的反射模式的电子倍增器设备(I)，其用于接收所述一次电子流，并且作为响应，发射称为二次电子的电子流，以及 输出设备，其用于接收所述二次电子流，并且作为响应，发射输出信号。
13.根据权利要求12所述的探测系统，其特征在于，所述纳米金刚石层(4)被设置，以便接收所述一次电子流。
14.根据权利要求12或13所述的探测系统，其特征在于，所述探测系统为光电倍增管、图像增强管、或用于探测离子流的管。
15.一种用于制造反射模式的电子倍增器设备(I)的方法，所述反射模式的电子倍增器设备(I)用于探测电磁辐射或离子流，并且包括至少一个激活结构(2、2i)，所述至少一个激活结构(2、2i)用于接收入射电子流，并且作为响应，发射称为二次电子的电子流，其中，所述激活结构(2、2i)包括基板(3)， 其特征在于，所述方法包括在所述基板(3)上形成单个纳米金刚石层(4)的步骤，其中，所述步骤涉及使得所述基板至少部分地与包含金刚石颗粒的胶状溶液相接触，处于超声波浴中，持续预定时间，所述金刚石颗粒的平均尺寸小于lOOnm。
16.根据权利要求15所述的用于制造电子倍增器设备(I)的方法，其特征在于，所述金刚石颗粒具有小于或等于IOnm的平均尺寸，其中，在所述超声波浴的步骤之前，是通过基于锆的层压元件对所述金刚石颗粒进行层压的步骤。
17.根据权利要求16所述的用于制造电子倍增器设备(I)的方法，其特征在于，所述金刚石颗粒是利用爆轰法预先获得的`。
全文摘要
本发明涉及一种电子倍增器(1)，该电子倍增器(1)用于一种用于探测电磁辐射或离子流的系统。该倍增器(1)包括至少一个激活结构(2)，该至少一个激活结构(2)用于接收入射电子流，并且作为响应，发射称为二次电子的电子流。所述激活结构(2)包括基板(3)，在所述基板(3)上设置有薄的、由金刚石颗粒形成的纳米金刚石层(4)，这些金刚石颗粒的平均尺寸不大于100nm。
文档编号H01J1/32GK103168339SQ201180050031
公开日2013年6月19日 申请日期2011年9月9日 优先权日2010年9月13日
发明者G·努泽尔, P·拉武特, 理查德·B·杰克曼 申请人:法国甫托尼公司