电子倍增管有一个高速的带电粒子,如电子和离子撞击侦测器表面时,可产生二次电子;再透过适当的形状与电场的安排,产生一连串的二次电子来倍增讯号,最后到达阳极。通常一个电子加速撞极侦测器表面可以产生一到三个二次电子,多次撞击使得电子数目倍增,其灵敏度相当高,可以用来侦测粒子的数目。 电子倍增管通常被用来侦测离子;也可以侦测光子,由光电效应产生的光电子来触发。另一种侦测光子的元件,光电倍增管里,其二次电子是由一连串的电极,称二次发射极,来倍增。此二次发射极为分离式的,通常每个二次发射极的电位差在 100 到 200 伏特,用来加速电子到下一个二次发射极,最后到达阳极。光电倍增管可在常压下使用,而电子倍增管是设计在高真空环境下使用。
电子倍增管一般是采用连续式的二次发射极。这是因为此电极表面的高电阻,使得二次电子和加速电场的分布可以组合在同一个元件里,而不需要分开。 通常为漏斗状,材料为镀上一层半导体薄膜的玻璃所构成。另一种平面二维的侦测器,称微通道板,也是运用相同的原理。有别于微通道板有上百万个微通道,电子倍增管使用单一个通道。
通道电子倍增器(Channel Electron Multiplier,CEM)是一种连续的电阻管,如下图所示,管子内壁经涂敷或其他处理,内壁表面电阻很大,为l09n量级的导电层,并且二次电子发射系数δ>3。工作时管子两端加直流电压,如1000V,管内建立了均匀电场。入射电子进入CEM的低电位端后,与管壁内表面相撞并发射出二次电子,这些电子被管内电场沿轴向加速,从场中获得足够高能量后又与管壁相撞并产生更多的二次电子,这个过程被多次重复,最后在高电位端输出增益达10[1]
电子倍增管
最常用的检测器是电子倍增管,原理和光电倍增管很相似。一定能量的离子打到电子倍增管电极表面,产生二次电子,二次电子又经多级倍增放大,然后输出到放大器。信号经放大后由计算机处理,储存或打印出报告。
电子倍增管被广泛的运用在各种质谱仪里,用来侦测被离子化并通过分析器后的离子。通常质谱仪里都有电子倍增管和法拉第杯。在讯号很强时,使用法拉第杯;而讯号微弱时,使用电子倍增管。此外,电子倍增管也应用在电子显微镜,表面分析,x射线光电子能谱等多种需要侦测微量离子或电子的分析仪器里。[2]