一种离子源测试夹具的制作方法

本发明属于强场离子源测试技术领域，具体涉及一种离子源测试夹具。

背景技术：

强场离子源是利用发射体尖端附近的强电场实现离子发射的一种离子源，它与传统的气体放电工作方式离子源相比，具有结构简单、能量利用率高、可控性强、常温工作、长寿命和高输出等优点。在强场离子源的离子发射测试领域，离子源工作电压的施加及金属发射体尖端强电场的实现是保证测试工作正常进行的条件。在国内外研究工作中，强场离子源的离子发射测试侧重于集成栅极的Spindt阵列型强场离子源，对于金属单尖型强场离子源的离子发射测试装置未见相关报导。在金属单尖型强场离子源测试工作研究中发现，由于涉及到金属栅极的合理引入、毫米量级尺度的对准、栅极电子发射的抑制及尖端高电场强度的实现，对测试夹具的合理设计提出了更高的要求。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种离子源测试夹具。

本发明的离子源测试夹具，其特点是，所述的测试夹具包括金属底座，金属单尖样品、绝缘层压块，绝缘遮蔽层，栅极金属片，螺柱，金属单尖样品的剖面为T型，T型的底部为固定端，T型的顶部为尖端，金属单尖样品的固定端固定在金属底座的卡槽内，金属单尖样品的尖端竖直朝上，金属单尖样品的尖端从下至上顺序穿过绝缘层压块、绝缘遮蔽层和栅极金属片，金属单尖样品的尖端与栅极金属片的上表面平齐，所述的栅极金属片上开有圆孔Ⅰ，金属单尖样品的尖端位于圆孔Ⅰ的中心；绝缘层压块、绝缘遮蔽层和栅极金属片通过螺钉固定在金属底座上。

所述的绝缘遮蔽层的外沿超过绝缘层压块的外沿，形成绝缘遮蔽层的边缘，在绝缘遮蔽层的边缘通过绝缘遮蔽层上的贯穿孔穿过螺柱，螺柱的下端通过螺帽Ⅰ与金属底座固定，在贯穿孔处的绝缘遮蔽层的上表面和下表面分别固定螺帽Ⅱ和螺帽Ⅲ，调节螺帽Ⅲ使得绝缘遮蔽层在竖直方向上下移动；贯穿孔的直径大于螺柱的外径，沿绝缘遮蔽层的外沿对称分布的L型压块，螺钉Ⅰ位于L型压块的竖直面，与绝缘遮蔽层的外沿相接触，螺钉Ⅱ位于L型压块的水平面并固定在金属底座上，使用L型压块固定绝缘遮蔽层与金属底座的相对位置，调节螺钉Ⅰ在水平平面上移动绝缘遮蔽层，直至金属单尖样品的尖端位于栅极金属片圆孔的中心，压紧螺帽Ⅱ固定绝缘遮蔽层。

所述的绝缘遮蔽层开有竖直的圆孔Ⅱ，金属单尖样品通过圆孔Ⅱ穿出，圆孔Ⅱ的内径尺寸略小于栅极金属片的圆孔Ⅰ的内径。

在本发明的离子源测试夹具的栅极金属片上的螺钉处引出一个电极（栅极），从螺柱处引出另一个电极（阴极），在阴栅电极之间施加高电压时，金属单尖样品的尖端附近会产生很强的电场，实现尖端的离子发射。

本发明的离子源测试夹具中绝缘遮蔽层开有的竖直圆孔Ⅱ的内径尺寸略小于栅极金属片的圆孔Ⅰ的内径，可抑制栅极金属片边缘处电场畸变导致的电子发射，提高了栅极耐压能力，同时提高了金属单尖样品的尖端场强。

本发明的离子源测试夹具通过在阴栅电极之间施加高电压以实现离子发射，同时具有阴栅电极之间相对位置三维可调，并抑制栅极电子发射的功能。

附图说明

图1为本发明的离子源测试夹具的剖视图；

图2为本发明的离子源测试夹具的三维视图；

图中，1.金属底座 2.金属尖端样品 3.绝缘层压块 4.绝缘遮蔽层 5.栅极金属片 6.螺柱 7.L型压块。

具体实施方式

如图1、2所示，本发明的离子源测试夹具包括金属底座1，金属单尖样品2、绝缘层压块3，绝缘遮蔽层4，栅极金属片5，螺柱6，金属单尖样品2的剖面为T型，T型的底部为固定端，T型的顶部为尖端，金属单尖样品2的固定端固定在金属底座1的卡槽内，金属单尖样品2的尖端竖直朝上，金属单尖样品2的尖端从下至上顺序穿过绝缘层压块3、绝缘遮蔽层4和栅极金属片5，金属单尖样品2的尖端与栅极金属片5的上表面平齐，所述的栅极金属片5上开有圆孔Ⅰ，金属单尖样品2的尖端位于圆孔Ⅰ的中心；绝缘层压块3、绝缘遮蔽层4通过螺钉固定在金属底座1上。

所述的绝缘遮蔽层4的外沿超过绝缘层压块3的外沿，形成绝缘遮蔽层4的边缘，在绝缘遮蔽层4的边缘通过绝缘遮蔽层4上的贯穿孔穿过螺柱6，螺柱6的下端通过螺帽Ⅰ与金属底座1固定，在贯穿孔处的绝缘遮蔽层4的上表面和下表面分别固定螺帽Ⅱ和螺帽Ⅲ，调节螺帽Ⅲ使得绝缘遮蔽层4在竖直方向上下移动；贯穿孔的直径大于螺柱6的外径，沿绝缘遮蔽层4的外沿对称分布的L型压块7，螺钉Ⅰ位于L型压块7的竖直面，与绝缘遮蔽层4的外沿相接触，螺钉Ⅱ位于L型压块7的水平面并固定在金属底座1上，使用L型压块7固定绝缘遮蔽层4与金属底座1的相对位置，调节螺钉Ⅰ在水平平面上移动绝缘遮蔽层4，直至金属单尖样品2的尖端位于栅极金属片5圆孔的中心，压紧螺帽Ⅱ固定绝缘遮蔽层4。

所述的绝缘遮蔽层4开有竖直的圆孔Ⅱ，金属单尖样品2通过圆孔Ⅱ穿出，圆孔Ⅱ的内径尺寸略小于栅极金属片5的圆孔Ⅰ的内径。