具有改进的增益稳定性的电子倍增器的制作方法

本发明总体上涉及科学分析设备的组分。更具体地，本发明涉及用在离子检测器的一类电子倍增器装置，以及在增益稳定方面对所述电子倍增器装置的改进。

背景技术：

1、基本上，电子倍增器用于放大输入信号。输入可以非常低，例如通过质谱仪输出的单离子。为了具有高灵敏度水平，电子倍增器必须在足够高的电压下操作被构造并操作，以提供从单个离子获得输出信号所需的高增益。

2、典型的分立倍增极电子倍增器具有12到24个倍增极级，并且以104到108之间的操作增益被使用，这取决于应用。例如，在gc-ms应用中，电子倍增器通常以增益约为105的模拟模式操作。对于新的电子倍增器，这种增益通常通过所施加的～1400伏的高电压获得的。

3、在电子倍增器的操作寿命期间，由于电子发射表面发射二次电子的能力的整体退化，增益将随年月而慢慢降低。在某种程度上，增益的下降是可预测的，并且可以在必要的地方被考虑。例如，可以增加施加到倍增极的操作电压以抵消倍增器增益的总体下降。

4、与缓慢的增益下降不同的是在电子倍增器中通常见到的急性增益不稳定性，表现为在几分钟、几小时、和几天的较短时间段内增益的相对快速下降。在检测器操作的最初90分钟期间增益的10下降低对于许多电子倍增器来说并不罕见。给定增益不稳定性的瞬态，通常不可能改变电压或任何其它参数以便获得稳定的增益。为了解决该问题，通常允许一段时间，允许倍增器在使用之前稳定。当然，这不利于生产率，并且在任何情况下，倍增增益可能甚至完全不稳定。

5、现有技术人员完全不知道急剧增益不稳定性的原因，因此先前没有提出克服该问题的有效手段。

6、本发明的一个方面是确定电子倍增器中急剧增益不稳定性的原因。此外或备选地，本发明的一个方面是提供对现有技术电子倍增器的改进，以便改进急剧增益稳定性，而不管该改进是否涉及任何确定的原因。本发明的又一方面是提供一种对现有技术电子倍增器的有用替代方案。

7、对文献、法案、材料、设备、物品等的讨论包括在本说明书中，仅用于提供本发明的背景的目的。不暗示或表示这些内容中的任何或全部形成现有技术基础的一部分或作为本技术的每个权利要求的优先权日之前存在的本发明相关领域中的公知常识。

技术实现思路

1、在第一方面中，但不一定是最广泛的方面，本发明提供了一种电子倍增器，所述电子倍增器具有：两个或更多个电子发射表面，两个或更多个电子发射表面中的第一电子发射表面具有第一组合物，两个或更多个电子发射表面中的第二电子发射表面具有第二组合物，其中，第一组合物和第二组合物不同，以便共同限制或克服由于两个或更多个电子发射表面暴露于水分子而引起的对电子倍增器的急性增益效应；和/或，混合组合物的单个电子发射表面，所述混合组合物包括第一组合物组分和第二组合物组分，其中，第一组合物组分和第二组合物组分不同，以便共同限制或克服由于电子发射表面暴露于水分子而引起的对电子倍增器的急性增益效应。

2、在第一方面的一个实施例中，当两个或更多个电子发射表面暴露于水分子时，第一电子发射表面的二次电子产额增加，并且第二电子发射表面的二次电子产额减少，和/或其中，当单个电子发射表面暴露于水分子时，由第一组合物组分贡献的二次电子产额增加，并且第二组合物组分的二次电子产额减少。

3、在第一方面的一个实施例中，第一电子发射表面的二次电子产额的增加幅度和第二电子发射表面的二次电子产额的减少幅度分别减轻或抵消由于第一电子发射表面和第二电子发射表面暴露于水分子而引起的电子倍增器的急性增益效应，和/或其中，第一组合物组分的二次电子产额的增加幅度和第二组合物组分的二次电子产额的减少幅度分别减轻或抵消由于第一组合物组分和第二组合物组分暴露于水分子而引起的电子倍增器的急性增益效应。

4、在第一方面的一个实施例中，在不存在水分子的情况下，第一电子发射表面的二次电子产额和第二电子发射表面的二次电子产额大约相等，和/或其中，在不存在水分子的情况下，第一组合物组分的二次电子产额和第二组合物组分的二次电子产额大约相等。

5、在第一方面的一个实施例中，其中，在不存在水分子的情况下，第一电子发射表面的二次电子产额和第二电子发射表面的二次电子产额大约相等，和/或其中，在不存在水分子的情况下，第一组合物组分的二次电子产额贡献和第二组合物组分的二次电子产额贡献大约相等。

6、在第一方面的一个实施例中，当两个或更多个电子发射表面暴露于水分子时，第一电子发射表面的功函数减小，而第二电子发射表面的功函数增大，和/或其中，当单个电子发射表面暴露于水分子时，由第一组合物组分贡献的功函数分量减小，而第二组合物组分的功函数增大。

7、在第一方面的一个实施例中，第一电子发射表面的功函数的减小幅度和第二电子发射表面的功函数的增大幅度分别减轻或抵消由于第一电子发射表面和第二电子发射表面暴露于水分子而引起的电子倍增器的急性增益效应，和/或其中，第一组合物组分和第二组合物组分的二次电子产额的减少幅度和增加幅度分别减轻或抵消由于第一组合物组分和第二组合物组分暴露于水分子而引起的电子倍增器的急性增益效应。

8、在第一方面的一个实施例中，在不存在水分子的情况下，第一电子发射表面的功函数和第二电子发射表面的功函数大约相等，和/或其中，在不存在水分子的情况下，第一组合物组分的二次电子产额的功函数贡献和第二组合物组分的二次电子产额的功函数贡献大约相等。

9、在第一方面的一个实施例中，第一组合物与第二组合物相比具有高电子负性和/或高电子亲和力，和/或其中，第一组合物组分与第二组合物组分相比具有高电子负性和/或高电子亲和力。

10、在第一方面的一个实施例中，第一组合物和/或第一组合物组分是金属或硅基玻璃。

11、在第一方面的一个实施例中，金属或硅基玻璃是被氧化的。

12、在第一方面的一个实施例中，金属是不锈钢、铝、铍铜、或金。

13、在第一方面的一个实施例中，第二组合物和/或第二组合物组分是非金属。

14、在第一方面的一个实施例中，第二组合物与第一组合物相比具有低电子负性和低电子亲和力；和/或第二组合物组分与第一组合物组分相比具有低电子负性和低电子亲和力。

15、在第一方面的一个实施例中，第二组合物和/或第二组合物组分是包括金刚石或类金刚石碳的半导体。

16、在第一方面的一个实施例中，半导体、金刚石、或类金刚石碳被掺杂和/或氢终止的。

17、在第一方面的一个实施例中，掺杂剂是硼。

18、在第一方面的一个实施例中，急性增益效应是在小于约10分钟、20分钟、30分钟、40分钟、50分钟、60分钟、70分钟、80分钟、90分钟、100分钟、110分钟、或120分钟的时间段内增益的增加或减少。

19、在第一方面的一个实施例中，增益的增加或减少是至少约1.5倍、2倍、3倍、4倍、5倍、6倍、7倍、8倍、9倍、或10倍。

20、在第一方面的一个实施例中，电子倍增器被配置为分立倍增极倍增器，其中，第一电子发射表面由第一倍增极提供，并且第二电子发射表面由第二倍增极提供。

21、在第一方面的一个实施例中，电子倍增器包括多个倍增极，其中，第一发射表面与第二发射表面的比率被设置为限制或克服由于电子发射表面暴露于水分子而引起的对电子倍增器的急性增益效应。

22、在第一方面的一个实施例中，电子倍增器被配置为多通道电子倍增器，其中，第一电子发射表面由第一通道提供，并且第二电子发射表面由第二通道提供。

23、在第一方面的一个实施例中，电子倍增器包括多个通道，其中，第一发射表面与第二发射表面的比率被设置为限制或克服由于电子发射表面暴露于水分子而引起的对电子倍增器的急性增益效应。

24、在第一方面的一个实施例中，电子倍增器被配置为使用一个、两个或多个电子发射表面来放大信号，其中，所述一个、两个或多个电子发射表面中的每一个都包括第一组合物组分和第二组合物组分。

25、在第一方面的一个实施例中，第一组合物组分与第二组合物组分的比率被设置为限制或克服由于一个或多个电子发射表面暴露于水分子而引起的对电子倍增器的急性增益效应。

26、前面的两个实施例可以允许将本发明应用于单通道、连续电子倍增器、或磁转换器tof(magnetof)。