Brevet FR2600416A1 — publié le 19871224

DETECTEUR D'IONS A GALETTE DE MICROCANAUX La présente invention concerne les détecteurs d'ions. On a souvent utilisé des multiplicateurs d'électrons de type monocanal pour détecter des ions. A titre d'exemple, le brevet US 4 227 087 décrit un multiplicateur monocanal auquel est associée une cuvette de Faraday adjacente placée de façon à recevoir un faisceau d'ions ayant une trajectoire non déviée (pour détecter un faisceau non amplifié), le faisceau étant dévié vers le multiplicateur lorsqu'on désire une ampli10 fication. Les sorties du multiplicateur et de la cuvette de Faraday sont électriquement communes, et on commute simplement le dispositif entre le mode d'amplification et le mode de cuvette de Faraday en appliquant ou en supprimant à l'entrée du multiplicateur une tension négative élevée de valeur suffisante 15 pour dévier le faisceau. On a également utilisé des galettes de microcanaux avec des cuvettes de Faraday adjacentes pour détecter des ions, en employant des tensions négatives élevées pour dévier le faisceau d'ions de la cuvette de Faraday vers la galette de 20 microcanaux. On a découvert qu'il était possible de détecter avantageusement des ions au moyen d'un dispositif de construction simple, en employant une galette de microcanaux traversée par un trou aligné avec la trajectoire non déviée d'un faisceau d'ions, une cuvette de Faraday dans le trou, pour recevoir des ions non déviés, et un déflecteur pour dévier des ions vers la galette de microcanaux. Dans des modes de réalisation préférés, une anode recevant des électrons multipliés qui proviennent de la galette de microcanaux est formée en une seule pièce avec la cuvette de Faraday; la galette de microcanaux comporte une région annulaire non conductrice entourant le trou; et une résistance en verre-à l'oxyde de plomb réduit est connectée entre la sortie de la galette de microcanaux et l'anode. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre d'un mode de réalisation, 10 donné à titre d'exemple non limitatif. La suite de la description se réfère aux dessins annexes sur lesquels: La figure 1 est une coupe schématique d'un détecteur d'ions conforme à l'invention. La figure 2 est un schéma montrant les connexions 15 électriques externes du détecteur de la figure 1. La figure 3 est une représentation en perspective éclatée du détecteur de la figure 1. En considérant la figure 1, on voit un détecteur 10 comprenant une galette de microcanaux 12, une cuvette de Faraday/anode 14 et un boîtier en céramique 16. La galette de microcanaux 12 et la cuvette de Faraday/anode 14 sont séparées par une rondelle ondulée à ressort 18, et ces trois éléments sont maintenus en place entre une bague de retenue en métal 20 et l'avant du boîtier 16, comportant des surfaces annulaires 25 formant des gradins. La bague 20 est maintenue contre le boitier 16 par des doigts à ressort 22 dont l'un est connecté à un conducteur 24 pour établir une connexion électrique avec l'entrée de la galette de microcanaux 12. La rondelle ondulée à ressort 18 est connectée de façon similaire à un conducteur 30 26 pour établir une connexion électrique avec la sortie de la galette de microcanaux, et un conducteur 28 est connecté à la tige 30 de la cuvette de Faraday/anode 14, en étant maintenu contre l'arrière du boîtier 16 par une pièce de blocage 32. La cuvette de Faraday/anode 14 comporte une partie en saillie 34 35 formant une cuvette de Faraday en coïncidence avec la trajec- toire 36 du faisceau d'ions non dévié, et une partie d'anode 38 qui est placée de façon à recevoir des électrons multipliés provenant des canaux multiplicateurs de la galette de microcanaux 12. La partie en saillie 34 traverse un trou 40 de la ga5 lette de microcanaux 12, en étant entourée par une région annulaire non conductrice 42, ce qui permet un très faible écartement entre la galette de microcanaux 12 et la partie en saillie 34. En considérant la figure 2, on voit que le conduc10 teur 24 peut être connecté sélectivement par un commutateur 44 à une source de haute tension négative (-1000 V) 46 ou à la masse. Une résistance 48, qui - consiste en un tube de verre à l'oxyde de plomb réduit, mesurant 3,2 mm de longueur et 3,2 mm de diamètre, est connectée entre l'entrée et la sortie de la 15 galette de microcanaux 12, pour établir une polarisation de -200 V, et cette résistance a des caractéristiques de vieillissement et de réponse en température similaires à celles de la galette de microcanaux 12. Le conducteur de sortie 28 est connecté à un circuit de mesure de courant 50, capable de me20 surer de très faibles courants (par exemple 10- 12_10-5 ampère). En considérant la figure 3, on voit que la bague 20 comporte trois encoches 54 et que la partie d'anode 38 comporte trois parties de grand rayon, alignées avec les encoches, 25 pour augmenter l'aire effective-de la galettre de microcanaux 12, tout en lui permettant d'être retenue par la bague 20. Une seule alimentation est nécessaire, et le détecteur complet est logé dans un boîtier de faibles dimensions, ne nécessitant ni vis ni écrous. Au cours du fonctionnement, des ions se déplacent selon la trajectoire non déviée 36 lorsque le commutateur 44 est dans la position correspondant à la cuvette de Faraday, qui est représentée sur la figure 2, et en suivant la trajectoire 52 lorsque le commutateur 44 est dans l'autre position 35 (la position d'amplification), ce qui connecte la source de haute tension négative 46 à l'entrée de la galette de microcanaux 12. On utilise-le mode de cuvette de Faraday pour détecter l'intensité d'un faisceau d'ions d'une valeur suffisamment élevée pour saturer la galette de microcanaux 12, ou pour corn5 parer le courant de faisceau non amplifié avec le courant de faisceau amplifié afin de déterminer le gain de l'amplificateur. D'autres modes de réalisation entrent dans le cadre des revendications annexées. On pourrait par exemple utiliser 10 plus d'une galette de microcanaux dans une configuration en cascade pour obtenir une amplification suffisante pour compter des ions uniques. Il va de soi que de nombreuses autres modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté, 15 sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Détecteur d'ions, caractérisé en ce qu'il comprend: une galette de microcanaux (12) traversée par un trou qui est aligné avec une trajectoire non déviée d'un faisceau d'ions (36), une cuvette de Faraday (34) placée de façon à recevoir des ions qui traversent le trou précité, et un déflecteur (44, 46) prévu de façon à dévier sélectivement des ions vers des canaux multiplicateurs de la galette de microcanaux (12). 2. Détecteur d'ions selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une anode (38) pour la galette de microcanaux (12), qui est connectée électriquement à la cuvette de Faraday (34). 3. Détecteur selon la revendication 2, caractérisé 15 en ce que l'anode (38) est formée en une seule pièce avec la cuvette de Faraday (34). 4. Détecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la galette de microcanaux (12) comporte une région annulaire non conductrice entourant 20 le trou. 5. Détecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le déflecteur est une source de tension (46) qui applique sélectivement une tension élevée à l'entrée de la galette de microcanaux (12). 6. Détecteur selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une résistance en verre à l'oxyde de plomb réduit (48) connectée entre la sortie de la galette de-microcanaux (12) et l'anode (38). 7. Détecteur selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un bottier isolant (16) dans lequel sont montés la galette de microcanaux (12) et un ensemble cuvette de Faraday/anode (14). 8. Détecteur selon la revendication 7, caractérisé 35 en ce qu'il comprend en outre une bague (20) située devant la galette de microcanaux (12), fixée au boîtier (16) et maintenant en place l'ensemble cuvette de Faraday/anode (14). 9. Détecteur selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des doigts à ressort (22) fixés à la bague (20) et maintenant celle-ci en place. 10. Détecteur selon l'une quelconque des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une rondelle ondulée à ressort (18) entre la galette de microcanaux (12) et l'anode (38). 11. Détecteur selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que la bague (20) comporte plusieurs encoches dans le but d'augmenter l'exposition des canaux de la galette de microcanaux (12).