Kimball 法拉第杯 Faraday Cup 探測器 能量分析器 熒光屏 法拉第杯偏置

🧪 應用場景

⭐ 主要特性與選配項

  • 孔徑范圍：1 到 11 mm，用戶可更換

  • 輸入功率：100 mW 到 1250 W（連續）

  • 選配：能量分析柵格、熒光屏、偏置杯體、水冷、陣列式杯組

  • 兼容超高真空（UHV）環境

  • 型號示例：FC-66、FC-70、FC-71、FC-72、FC-73、FC-86

介紹（INTRODUCTION）

Kimball Physics 的 法拉第杯探測器（Faraday Cup Detectors） 是無活動部件的獨立裝置，設計用于安裝在真空系統中。
大多數型號可以直接安裝在電子槍外殼上，以便直接采樣電子束；這些裝置可通過氣動或機械執行器進出束流路徑。

法拉第杯有多種配置和功能，連續輸入功率范圍從 100 mW 到 1250 W，孔徑尺寸從 1 mm 到 11 mm，并可選配 一層或多層柵格、熒光屏等組件。

兩種安裝方式：

  1. 安裝在真空系統內部（如 FC-66、FC-70、FC-71、FC-72），通過真空法蘭饋通與外部電流表連接（如使用 Kimball Physics 的 In-Vacuum BNC 電纜和 1.33 英寸 CF 饋通）；

  2. 或將法拉第杯集成安裝在真空腔體的 CF 法蘭上（如 FC-73、FC-86）。

Kimball Physics 的法拉第杯探測器通過與電流表連接，用于采集和測量帶電粒子的電流，例如來自電子槍或離子槍的電子束。
大多數型號兼容**超高真空（UHV）**環境，且支持高溫烘烤。

法拉第杯本體為封底的不銹鋼中空圓柱體，前端設有用于采集電子或離子的孔徑。外部另有接地金屬屏蔽筒用于屏蔽干擾。
電連接端設在杯底，通過連接器引出，并通過真空饋通法蘭傳導至真空外部的電流表進行測量和記錄。
Kimball Physics 提供適配 0.95″ 和 1.33″ CF 法蘭 的標準饋通，也支持定制設計。

標準與選配柵格（STANDARD AND OPTIONAL GRIDS）

FC-73 型法拉第杯標配三層柵格，可用作能量分析器。FC-71 和 FC-72 可選配同樣的三柵格結構。

三層柵格從粒子入射方向依次為：

  • G（接地柵）

  • R（減速柵）

  • S（抑制柵）

  • 通過向減速柵施加電壓，可分析電子或離子的能量。

  • 對電子或負離子，柵電壓為負；

  • 對正離子，電壓為正。
    隨著減速柵電壓逐漸升高至截止點，法拉第杯內電流將逐漸減小至零，從而得到能譜信息。

熒光屏（OPTIONAL PHOSPHOR SCREEN）

熒光屏為選配項，適用于 FC-70、FC-71、FC-72 型，FC-86 型則標配可拆卸熒光屏。
屏幕采用高亮度 P22 熒光材料（ZnS:Ag），當高能粒子轟擊時會發出淡藍色光（光子），

  • 對電子靈敏度閾值約為 500 eV，

  • 對離子為 1000 eV。

熒光屏便于觀察束流斑點位置，常用于：

  • 電子槍對準

  • 調節操作參數以獲取最佳束流均勻性或最小光斑尺寸

注意：過高電流或長時間照射可能損傷熒光屏。

法拉第杯偏置功能（BIASING THE FARADAY CUP）

部分型號（FC-66、FC-72、FC-86）可實現電偏置，以減少采集過程中電子或離子的散射現象，以及抑制二次電子發射。

  • 對電子或負離子：建議加 +50 V

  • 對正離子：建議加 -50 V
    這可以通過在真空饋通與電流表之間連接電池來實現。


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