Medir corrientes de haz de electrones

Estuve involucrado (en la década de 1990) en el diseño de espectrómetros de masa de gas y el método preferido para tratar el "haz" iónico curvo (debido a la masa atómica / molecular del gas y la densidad de flujo magnético aplicado) fue una placa a tierra con una Ranura en ella: el haz curvo (cuando estaba en el radio correcto debido a la masa precisa) atravesó la ranura y golpeó un electrodo que alimentaba directamente un amplificador de transimpedancia.

Se probó una cierta cantidad de resistencia en serie (principalmente porque se sintió que el amplificador de transimedancia podría estar protegido por él) pero no lo hizo más confiable (de todos modos era bastante confiable) ni pareció reducir la efectividad del amplificador. / p>

Por lo tanto, los dos métodos que parecieron funcionar igual de bien son los amplificadores de transimpedancia y un amplificador de inversión regular que utiliza amplificadores operacionales. No puedo decir si otros métodos funcionan en base a mis experiencias directas.

Esto depende mucho de la estructura de su viga.

(1) agregar un amperímetro en serie

Esto puede funcionar si la corriente es lo suficientemente alta para ser medida y si la corriente es bastante constante en el tiempo para superar la inercia del amperímetro. Tenga en cuenta que si abre el circuito para agregar / eliminar el amperímetro, el ánodo se cargará.

Sin embargo, las corrientes de unos pocos nA se pueden medir con un buen equipo, por lo que este es un método, por ejemplo. para el experimento de Franck-Hertz, donde la energía cinética de los electrones está en el rango de 5eV.

(2) agregue una resistencia en serie y mida el voltaje en esa resistencia

Esto es similar a (1), pero no abre el circuito para medir. Como no puede medir voltajes de algunos nV, sino de algunos µV, necesita algo de resistencia. Entonces, el ánodo puede cargarse y comenzar a desviar los electrones. Pero si la energía del haz es lo suficientemente alta, eso no importa

(3) use un bucle de corriente y mida por inducción

Esto también puede causar un voltaje en el ánodo y solo funciona para estructuras de haz no constantes.

Lo que se usa a menudo en un tubo fotomultiplicador es esto:

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Aquí, el ánodo se conecta a GND a través de una resistencia grande de 10-100 kOhm para evitar la carga si no hay nada conectado. Los 50 ohmios internos del osciloscopio se utilizan para medir, los 50 ohmios adicionales en la salida del PMT son para igualar la impedancia del cable coaxial.

Usé esto para medir pulsos de ~ 2ns de longitud y ~ 5V de amplitud en el alcance. Como el voltaje de aceleración es de unos cien voltios, esto no importa.