一種真空弱離子束流收集放大裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及弱離子束收集放大裝置，尤其涉及一種真空弱離子束收集放大裝置，特別是用于PA量級(jí)銫離子束流的電路放大裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，小型磁選態(tài)銫原子鐘內(nèi)部大多采用電子倍增器對(duì)pA量級(jí)銫離子進(jìn)行放大，雖然電子倍增器具有體積小、重量輕、耐高溫烘烤和真空放氣少的特點(diǎn)，但是在實(shí)際使用過程中，國內(nèi)銫原子鐘用到的電子倍增器的增益和壽命等技術(shù)指標(biāo)都不能滿足實(shí)際需要，電子倍增器性能不穩(wěn)定，使用壽命短，在使用過程中倍增系數(shù)衰減很大，電子倍增器不能滿足長期使用的工作要求；為此提出了利用電子倍增器與放大電路配合的方案，但實(shí)際使用過程中還是不理想，由于電子倍增器壽命短，不適合長時(shí)間使用，導(dǎo)致整個(gè)放大裝置的壽命縮短，并且電子倍增器產(chǎn)生的微電流信號(hào)通過屏蔽柔性電纜引入放大器電路并放大為電壓信號(hào)，在信號(hào)的傳輸過程中微電流信號(hào)會(huì)有所損失；直接利用放大電路對(duì)弱離子束流進(jìn)行放大的裝置，采用二級(jí)運(yùn)算放大器放大，多級(jí)放大會(huì)引入噪聲，放大方案較復(fù)雜，且二級(jí)放大電路中未考慮真空中的銫離子束流的收集、傳輸?shù)拳h(huán)節(jié)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種真空弱離子束流收集放大裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中電子倍增器使用壽命短，不適于長時(shí)間工作，不能烘烤，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，屏蔽效果差，加工不方便，銫離子束流的收集、傳輸不便捷的問題。
[0004]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種真空弱離子束流收集放大裝置，包括高真空室5和電磁屏蔽盒4，高真空室5設(shè)在電磁屏蔽盒4的上部，高真空室5內(nèi)設(shè)有法拉第屏蔽筒1，電磁屏蔽盒4內(nèi)設(shè)有pA信號(hào)偏壓放大電路3，法拉第屏蔽筒I和pA信號(hào)偏壓放大電路3通過雙屏蔽接頭2連接，高真空室5與電磁屏蔽盒4的連接部設(shè)有絕緣裝置。
[0005]優(yōu)選的，法拉第屏蔽筒I包括收集筒6和保護(hù)筒9，收集筒6設(shè)在保護(hù)筒9內(nèi)，收集筒6和保護(hù)筒9與雙屏蔽接頭2固定連接。
[0006]優(yōu)選的，雙屏蔽接頭2包括收集桿11、接頭電極12、收集桿屏蔽層10和接頭電極屏蔽層13，收集桿11與接頭電極12螺紋連接，收集桿屏蔽層10分別與保護(hù)筒9和接頭電極屏蔽層13連接，收集桿11與收集筒6連接，收集桿11的端部設(shè)有支撐陶瓷管8，接頭電極12與pA信號(hào)偏壓放大電路3連接。
[0007]優(yōu)選的，絕緣裝置包括內(nèi)絕緣陶瓷管14、外絕緣陶瓷管15和外屏蔽層16，內(nèi)絕緣陶瓷管14套接在接頭電極12上，外絕緣陶瓷管15套接在接頭電極屏蔽層13上，外屏蔽層16套接在外絕緣陶瓷管15上并與電磁屏蔽盒4連接。
[0008]優(yōu)選的，pA信號(hào)偏壓放大電路3包括外屏蔽輸入端18、內(nèi)屏蔽輸入端19、信號(hào)輸入端20、運(yùn)算放大器21、參考電源輸入端24和放大輸出端23，外屏蔽輸入端18、內(nèi)屏蔽輸入端19、信號(hào)輸入端20與運(yùn)算放大器21的負(fù)極連接，參考電源輸入端24與運(yùn)算放大器21的正極連接，運(yùn)算放大器21與放大輸出端23連接，信號(hào)輸入端20和放大輸出端23之間設(shè)有反饋電阻22，參考電源輸入端24和運(yùn)算放大器21之間設(shè)有分壓電阻25和穩(wěn)壓二極管
26 ο
[0009]優(yōu)選的，外屏蔽層16與外屏蔽輸入端18連接，接頭電極屏蔽層13與內(nèi)屏蔽輸入端19連接，接頭電極12與信號(hào)輸入端20連接，參考電源輸入端24與外部電源連接。
[0010]優(yōu)選的，收集桿11和接頭電極12的端部設(shè)有接頭封接蓋17。
[0011]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:本發(fā)明采用電路直接放大，避免了使用電子倍增器，克服了電子倍增器技術(shù)指標(biāo)不達(dá)標(biāo)，使用壽命短，不適于長時(shí)間工作的問題，法拉第屏蔽筒至于高真空室內(nèi)，PA信號(hào)偏壓放大電路至于電磁屏蔽盒內(nèi)，中間通過雙屏蔽接頭進(jìn)行過度，其結(jié)構(gòu)簡單，使弱離子束流收集放大裝置在取下PA信號(hào)偏壓放大電路時(shí)能夠進(jìn)行烘烤。同時(shí)，絕緣裝置保證了信號(hào)在傳輸過程中不會(huì)有損失，降低了噪聲對(duì)信號(hào)的干擾，弱離子束流的收集和傳輸都有屏蔽層保護(hù)，屏蔽效果好，加工便捷，生產(chǎn)成本低。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2為本發(fā)明法拉第屏蔽筒和雙屏蔽接頭的局部放大圖。
[0014]圖3為本發(fā)明pA信號(hào)偏壓放大電路的電路圖。
[0015]附圖標(biāo)記含義如下:法拉第屏蔽筒(1)，雙屏蔽接頭(2)，pA信號(hào)偏壓放大電路
(3)，電磁屏蔽盒(4)，高真空室(5)，收集筒(6)，支撐陶瓷管(8)，保護(hù)筒(9)，收集桿屏蔽層(10)，收集桿(11)，接頭電極屏蔽層(12)，接頭電極屏蔽層(13)，內(nèi)絕緣陶瓷管(14)，外絕緣陶瓷管(15)，外屏蔽層(16)，接頭封接蓋(17)，外屏蔽輸入端(18)，內(nèi)屏蔽輸入端
(19)，信號(hào)輸入端(20)，運(yùn)算放大器(21)，反饋電阻(22)，放大輸出端(23)，參考電源輸入端(24 )，分壓電阻(25 )，穩(wěn)壓二極管(26 )。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0017]如圖1所示的一種真空弱離子束流收集放大裝置，包括高真空室5和電磁屏蔽盒4，高真空室5設(shè)在電磁屏蔽盒4的上部，高真空室5內(nèi)設(shè)有法拉第屏蔽筒1，電磁屏蔽盒4內(nèi)設(shè)有PA信號(hào)偏壓放大電路3，法拉第屏蔽筒I和pA信號(hào)偏壓放大電路3通過雙屏蔽接頭2連接，法拉第屏蔽筒I和雙屏蔽接頭實(shí)現(xiàn)了對(duì)高真空室I中的弱離子束流進(jìn)行收集和弱電流信號(hào)的傳輸、屏蔽，高真空室5與電磁屏蔽盒4的連接部設(shè)有絕緣裝置，絕緣裝置均采用金屬和陶瓷材料釬焊封接制成，耐高溫，可以完成高溫烘烤工作，整個(gè)收集放大裝置結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，降低了生產(chǎn)成本。
[0018]如圖2所示的一種真空弱離子束流收集放大裝置，法拉第屏蔽筒I包括收集筒6和保護(hù)筒9，收集筒6設(shè)在保護(hù)筒9內(nèi)，收集筒6和保護(hù)筒9與雙屏蔽接頭2固定連接，收集筒6的入口處對(duì)準(zhǔn)離子束流源。
[0019]如圖2所示的一種真空弱離子束流收集放大裝置，雙屏蔽接頭2包括收集桿11、接頭電極12、收集桿屏蔽層10和接頭電極屏蔽層13，收集桿11與接頭電極12螺紋連接，收集桿屏蔽層10分別與保護(hù)筒9和接頭電極屏蔽層12連接，收集桿11與收集筒6連接，其連接形式均為剛性連接，避免了柔性線纜連接造成的信號(hào)損失，收集桿11的端部設(shè)有支撐陶瓷管8，接頭電極12與PA信號(hào)偏壓放大電路3連接。
[0020]如圖1、圖2所示的一種真空弱離子束流收集放大裝置，絕緣裝置包括內(nèi)絕緣陶瓷管14、外絕緣陶瓷管15和外屏蔽層16，內(nèi)絕緣陶瓷管14套接在接頭電極12上，外絕緣陶瓷管15套接在接頭電極屏蔽層13上，外屏蔽層16套接在外絕緣陶瓷