真空紫外光探測器及其系統單元的制作方法
【專利摘要】一種真空紫外光探測器及其系統單元，真空紫外光探測器由帶納米孔的多孔陽極氧化鋁模板構成，該納米孔中沉積有可生長出單質金屬納米線的單質金屬。系統單元是：用一銅環片作陽極，用真空紫外光探測器作陰極，兩者間插有絕緣墊圈，將陰極與一個電流計串聯，并在該系統單元中加設一可為陽極與陰極間提供正或負偏壓的直流穩壓電源；使用時，采用全電子產額的方法測量真空紫外光光強信號，其可以實現真空環境下測量30－250eV的紫外光信號強度，測量高效且信號穩定。
【專利說明】真空紫外光探測器及其系統單元
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種測量真空紫外光光強度的探測器及其系統單元。
【背景技術】
[0002]在真空紫外能區(本申請中指30 - 250eV范圍)，由于任何物質的折射率(實部)均趨近于1，物質對于光的吸收強烈，不存在透明物質，真空紫外能區的實驗必須在真空條件下完成。受真空腔體體積限制，要求探測器的尺寸必須盡可能小，而且在整個有效探測敏感面積內均勻，高效。在真空紫外能區，可供選擇的探測器主要有氣體電離室、正比計數管、閃爍計數器+ CXD相機、半導體探測器(硅光電二極管)和通道倍增管。
[0003]氣體電離室和閃爍計數器+ CXD相機的體積大；正比計數管需加鈹(Be)窗或鋁(Al)窗；硅光電二極管是該能區常用的探測器，但硅光電二極管對偏振信號敏感，在不同偏振態測量時，易引起偏差；微通道板(MicroChannel plate, MCP)是通道倍增管的一種,也是該能區常用的探測器。微通道板增益高(一片的增益可達103-104)、空間分辨本領強、能量響應范圍寬、噪聲低(約在io_16a)、不受磁場影響，對偏振不敏感，有效探測面積較大且均勻。但微通道板通常采用兩片板呈“V”字形或三片板呈“Z”字形疊加起來使用，以提高電子倍增系數。堆疊的過程通常要在超凈間內操作，還需要將通道對正，否則會降低測量信號強度，使信噪比很低。
實用新型內容
[0004]本實用新型的主要目的是提供一種真空紫外光探測器，探測時其信號穩定，使用高效、安全。
[0005]為實現上述目的，本實用新型采取以下設計方案:
[0006]一種真空紫外光探測器，其由一具有納米孔結構的多孔陽極氧化鋁模板構成，該多孔陽極氧化鋁模板的納米孔中沉積有可生長出單質金屬納米線的單質金屬。
[0007]所述真空紫外光探測器中的單質金屬為鐵、鈷、鎳、銅和鋅中的一種；對應之，在納米孔中生長的單質金屬納米線為鐵一金屬納米線、鈷一金屬納米線、鎳一金屬納米線、銅一金屬納米線或鋅一金屬納米線。
[0008]所述真空紫外光探測器中的多孔陽極氧化鋁模板上的納米孔分布密度大于IO9個/ cm2。
[0009]本實用新型的另一目的是提供一種真空紫外光探測系統單元。
[0010]為實現上述目的，本實用新型采取以下設計方案:
[0011]一種真空紫外光探測系統單元，用一銅環片作陽極，用權利要求1所述的真空紫外光探測器作陰極，兩者間插有絕緣墊圈，將陰極與一個電流計串聯，并在該系統單元回路中加設一可為陽極與陰極間提供正或負偏壓的直流穩壓電源。
[0012]所述真空紫外光探測系統單元中，所述的電流計為用于微電流測量的皮安電流表或飛安電流表，測量范圍>lfA。[0013]所述真空紫外光探測系統單元中，所述絕緣墊圈采用聚四氟乙烯墊圈，墊圈厚度
0.5-2mm。
[0014]本實用新型的優點是:
[0015]I)本實用新型所述真空紫外光探測器中采用的多孔陽極氧化鋁模板的電絕緣性好，可保證在高電壓下不被擊穿，故此，測量安全、可靠；
[0016]2)本實用新型真空紫外光探測器中采用的多孔陽極氧化鋁模板的孔密度大，即微通道的數量大，能保證探測器有效探測敏感面積均勻，測量高效且信號穩定。
[0017]3)本實用新型多孔陽極氧化鋁模板的宏觀尺寸可以按照測量實驗條件要求加工，能夠滿足真空條件下對探測器體積要小的要求。
[0018]4)本實用新型真空紫外光探測系統單元中，通過為陽極與陰極間加高偏壓裝置，可提高陽極收集電子的效率，增大電流信號強度，使測量更高效、快捷；
[0019]5)本實用新型所用原材料來源廣泛，且多孔陽極氧化鋁模板制備過程簡單，可以通過人為控制生長條件，制備不同生長長度、孔徑尺寸、孔徑間距、孔密度；故用其測量，整體成本低廉，用I片的金屬納米線探測器可以替代現有技術中所使用的MCP微通道板2-3片，故較MCP微通道板的成本有極大幅度的降低。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1為本實用新型真空紫外光探測器結構示意圖。
[0021]圖2為圖1中局部結構放大示意圖。
[0022]圖3為本實用新型真空紫外光探測系統單元構成原理示意圖(加正偏壓)。
[0023]圖4為本實用新型真空紫外光探測系統單元構成原理示意圖(加負偏壓)。
[0024]圖5為用本實用新型真空紫外光探測器測量光強時的光路示意圖。
[0025]下面結合附圖及具體實施例對本實用新型做進一步詳細說明。
【具體實施方式】
[0026]本實用新型的主創點在于:用一具有納米孔結構的多孔陽極氧化鋁模板構成真空紫外光探測器，并將該真空紫外光探測器構建真空紫外光探測系統單元以用于測量真空紫外光強度。
[0027]參見圖1、圖2所示，本實用新型真空紫外光探測器是以具有納米孔結構的多孔陽極氧化鋁模板130為基片，通過電化學沉積方法，將單質金屬沉積到納米孔131中，在納米孔中生長單質金屬納米線132。單質金屬可以是鐵(Fe)、鈷(Co)、鎳(Ni)、銅(Cu)和鋅(Zn)中的一種，對應之，生長的單質金屬納米線是鐵(Fe) —金屬納米線、鈷(Co) —金屬納米線、鎳(Ni) —金屬納米線、銅(Cu) —金屬納米線或鋅(Zn) —金屬納米線。
[0028]本實用新型的金屬納米線探測器主要用于測量在真空環境下(真空度優于6 X 10_4Pa)真空紫外光(50 — 250eV范圍)的信號強度。
[0029]構建本實用新型真空紫外光探測系統單元:
[0030]參見圖3、圖4，用鍍金的銅環片11作為陽極，用本實用新型真空紫外光探測器13作為陰極，兩者之間插有絕緣墊圈12，該絕緣墊圈采用聚四氟乙烯墊圈，墊圈厚度0.5-2mm為宜，該絕緣材料及厚度的選擇，既能有效起到絕緣的作用，又可盡可能的使整體部件所占空間最小。在該真空紫外光探測器與地電位之間串接一個電流計14，該電流計14優選是6517A靜電計/高阻表(Keithley, Instruments Inc.，USA);并在該系統單元回路中加設一可為陽極與陰極間提供正或負偏壓的直流穩壓電源:參見圖3，在陽極與地電位之間加設可提供正偏壓的直流穩壓電源；或參見圖4，在地電位與電流表負極之間加設可提供負偏壓的直流穩壓電源；所構成系統單元的電路中的導線全部采用屏蔽電纜線。
[0031]在真空紫外光探測系統單元的電路中加偏壓的作用是增加溢出金屬表面電子的動能，提高陽極收集電子的效率，增大電流信號強度。銅環片鍍金的作用一是為了保護陽極不被氧化，二是使探測信號不被銅的吸收邊影響。
[0032]就對電流信號的測量而言，加正偏壓和加負偏壓的效果是一樣的。但正偏壓電路，能很好地保護電流計，負偏壓的接法存在安全隱患。因為測量微電流信號的弱電流計的內阻很小，通過內阻的電流又很微弱，所以電流計兩端幾乎沒有電壓降。而實驗設備的各種腔體都是與地等電位的，即電流計與各種腔體等電位，因此即使實驗中誤操作，將電流計與其它設備短接了，也不會燒壞電流計。負偏壓的接法是陽極接地，若誤操作將電流計與其它設備短接，弱電流計兩端就加了高電壓，容易損壞電流計。由于弱電流計的價格都比較高，因此如果考慮容錯性，正偏壓的接線方式更可靠。
[0033]圖5為用本實用新型真空紫外光探測器測量光強時的光路示意圖。入射光可依次穿過銅環片11及絕緣墊圈12的中孔到達真空紫外光探測器13上。
[0034]本實用新型真空紫外光探測器的工作原理:其是基于光電效應的原理，采用全電子產額的電流法進行測量。用真空紫外光探測器作陰極去構建一真空紫外光探測系統單元，在真空紫外光探測器與地電位之間串接一個電流計。當真空紫外光子照射到真空紫外光探測器上，被金屬吸收后，激發金屬原子芯能級的電子，原子退激發過程產生的俄歇電子在向樣品表面移動的過程中由于非彈性碰撞會產生大量的二次電子；這些二次電子和一次電子(包括俄歇電子和光電子)逃離金屬表面使金屬帶正電，金屬為保持電中性的要求從接地的另一端補充等量的電子，在電流計上以電流的形式表現出來。所以全電子產額探測的是真空紫外光探測器與收集電子的陽極間的光電流。這種電流信號包括光電子、俄歇電子以及非彈性碰撞引起的二次電子。
[0035]本實用新型真空紫外光探測器的應用可以帶來較大的積極效果，與現有技術使用的微通道板(MCP)相比:I片MCP價格在幾千元，而本實用新型金屬納米線探測器I片的成本非常低廉，其I片可以替代MCP微通道板2-3片，經濟效果顯著。
[0036]上述各實施例可在不脫離本實用新型的范圍下加以若干變化，故以上的說明所包含及附圖中所示的結構應視為例示性，而非用以限制本申請專利的保護范圍。
【權利要求】
1.一種真空紫外光探測器，其特征在于:其由一具有納米孔結構的多孔陽極氧化鋁模板構成，該多孔陽極氧化鋁模板的納米孔中沉積有可生長出單質金屬納米線的單質金屬。
2.根據權利要求1所述的真空紫外光探測器，其特征在于:所述的單質金屬為鐵、鈷、鎳、銅和鋅中的一種；對應之，在納米孔中生長的單質金屬納米線為鐵一金屬納米線、鈷一金屬納米線、鎳一金屬納米線、銅一金屬納米線或鋅一金屬納米線。
3.根據權利要求1所述的真空紫外光探測器，其特征在于:所述的多孔陽極氧化鋁模板上的納米孔分布密度>109個/cm2。
4.一種真空紫外光探測系統單元，其特征在于:用一銅環片作陽極，用權利要求1所述的真空紫外光探測器作陰極，兩者間插有絕緣墊圈，將陰極與一個電流計串聯，并在該系統單元回路中加設一可為陽極與陰極間提供正或負偏壓的直流穩壓電源。
5.根據權利要求4所述的真空紫外光探測系統單元，其特征在于:所述的電流計為用于微電流測量的皮安電流表或飛安電流表，測量范圍> IfA。
6.根據權利要求4所述的真空紫外光探測系統單元，其特征在于:所述絕緣墊圈采用聚四氟乙烯墊圈，墊圈厚度0.5_2mm。
【文檔編號】G01J1/42GK203414167SQ201320429605
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年7月18日 優先權日:2013年7月18日
【發明者】趙佳 申請人:北京工商大學
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
