打拿极式电子倍增器是一个能高倍放大微弱离子信号的检测器件，当进入电子倍增器的离子轰击第一个打拿极，激发表面二次电子，这些电子再在电场的作用下会加速轰击下一个打拿极，从而产生更多的电子，如此相继轰击而产生越来越多的二次电子，最后再用电子接收器将电子信号输出从而实现高增益放大作用的带电粒子探测器。
电子倍增器是一种通过二次电子倍增效应来增强入射电子流信号的放大管。它在夜视仪、电子显微镜、质谱仪等设备中有重要应用。电子倍增器的工作需要高压电源提供稳定的高电压,对入射电子流进行加速从而实现倍增。
电子倍增器的核心结构是微孔腔体。入射电子经过微小曲折腔道,会激发腔壁材料发射二次电子。这些二次电子同样被腔道内强电场加速并激发出更多电子,形成电子倍乘效应。最终显著放大了入射电子流。典型的微孔电子倍增器倍增因子可达1000倍以上。
实现电子倍增需要高压电源为微孔腔体提供稳定的直流高电压,起到加速电子的作用。电压越高,电子获得的能量越大,激发出的二次电子也越多,倍增效果更显著。常见微孔电子倍增器工作电压在500V至4000V不等。因此高压电源的电压稳定度直接影响输出电子流的稳定性。
同时,由于微小曲折腔道极易产生放电,高压电源要提供极低纹波的平滑直流高压,保证腔体内部的稳定电场分布。典型要求纹波低于10mV。此外,漏电流也会影响腔体放电,需要控制在1μA量级。
另外,高压电源还要具有快速响应的特性,保证图像的动态跟踪性能。对于扫描型图像仪器,高压电源需要支持毫秒级别的快速开启与切换。
高压电源的电压等级、稳定度、纹波、响应速度等参数直接影响电子倍增器的放大性能和图像质量及仪器的检测效率。选择合适的高压供电解决方案,是实现高性能电子倍增的关键所在。
