测试全入射角下材料二次电子发射系数的方法和装置的制造方法

文档序号:8255082阅读:253来源:国知局
测试全入射角下材料二次电子发射系数的方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于物理电子学领域,特别设及一种测试全入射角下材料二次电子发射系 数的方法和装置。
【背景技术】
[0002] 材料的二次电子发射特性不仅是表征空间飞行器大功率微波部件微放电的重要 参数,也是空间飞行器大功率微波部件选材、分析与设计的重要依据。二次电子发射特性的 测试对于研究二次电子发射的物理机理,精确预测微放电阔值和优化微放电抑制方法具有 显著意义。不同入射角度下二次电子发射特性的测试有助于准确的预测微放电阔值及评估 微放电抑制方法,该对于缩短微波部件设计周期,减少微放电实验时间和节省各项支出具 有显著效果。同时,金属材料的二次电子发射特性对真空电子器件的性能也有着重要的影 响。一方面,各类电子倍增管、扫描电子显微镜、俄歇电子能谱仪和其它各种电子表面分析 仪器的核屯、原理都是利用了材料的二次电子发射过程。另一方面,二次电子倍增放电过程 则是影响各类高功率微波真空器件、核聚变和加速器可靠性和寿命的重要因素。准确测量 金属材料的二次电子发射特性对各类真空电子器件的设计、评估和性能提高都有着重要意 义。
[0003] 但是,目前对于不同入射角度下的二次电子发射系数的测试仍存在一定问题。
[0004] 现有的测试带角度的二次电子发射系数具有W下几种方法;1)采用全球型收集 极收集二次电子,该种方法收集的二次电子范围广,测试结果准确,但是每次测试时需要打 开整套真空腔体,该不仅操作困难,而且经常会使腔体内的重要部件暴漏大气,导致部件寿 命缩短;2)采用半球形或盒状收集极。该种方法当电子入射角度较大时,一部分二次电子 无法收集;3)改变样品角度,通过向样品施加偏压来测试样品电流。该方法当测试大角度 入射时,样品上施加的偏压会对测试结果产生影响。

【发明内容】

[0005] 本发明要解决的技术问题为:提供一种新的二次电子发射系数的测试方法,具有 测试结果精确,操作简单易行的优势,W克服现有技术中全球型收集极操作困难、半球型收 集极一部分电子无法收集,施加偏压法对测试结果产生影响等问题。
[0006] 本发明的技术方案为:一种测试全入射角下材料二次电子发射系数的方法,包 括:
[0007] 步骤1,将待测样品放入真空腔体内的样品台,并将腔体抽真空至可打开电子枪的 真空度,收集部分为四分之一球壳的电子收集装置位于上半空间;
[000引步骤2,旋转样品台,使待测样品沿第一方向倾斜需测试角度0,打开电子枪,测 试电子收集装置上流过的电流,记为Ii;
[0009] 步骤3,旋转样品台,使待测样品沿与第一方向相反的第二方向倾斜需测试角度 e,打开电子枪,测试电子收集装置上流过的电流,记为12;
[0010] 步骤4,保持待测样品不动,将电子收集装置旋转至下半空间,打开电子枪,测试电 子收集装置上流过的电流,记为13;
[0011] 步骤5,测试入射电子电流,记为Ip;得出入射角度0下的二次电子发射系数5 .h+h+h 为^- ip 。
[0012] 进一步地,步骤2、步骤3、步骤4中通过皮安表测试电子收集装置上流过的电流。
[0013] 进一步地,步骤5中,通过将待测样品施加大偏压测试流过待测样品的电流或者 通过法拉第杯测试到入射电子电流。
[0014] 根据本发明的另一方面,提供了一种测试全入射角下材料二次电子发射系数的装 置,应用上述的方法,包括:
[0015] 设置在真空腔体内的样品台,用于放置待测样品,能够从第一方向或第二方向旋 转至待测样品的待测角度;电子收集装置,收集部分为四分之一球壳,电子收集装置能够相 对于样品台旋转至样品台的上半空间或下半空间;电子枪,用于向样品台上的待测样品发 射电子。
[0016] 进一步地,还包括,皮安表,用于测试电子收集装置上流过的电流。
[0017] 本发明与现有技术相比的优点在于:
[001引本发明通过改变样品角度和收集装置角度,能够将所有出射的电子均收集到,并 且配合快速进样室一次测试多片,多片测试可在半天完成,具有测试结果精确,操作简单易 行的优势。
【附图说明】
[0019] 图1示出了本发明的方法中步骤2中电子收集装置与待测样品的位置关系的示意 图;
[0020] 图2示出了本发明的方法中步骤3中电子收集装置与待测样品的位置关系的示意 图;
[0021] 图3示出了本发明的方法中步骤4中电子收集装置与待测样品的位置关系的示意 图。
【具体实施方式】
[0022] 本发明提出了一种测试全入射角下材料二次电子发射系数的方法,并设计了应用 该方法的新型测试装置。该方法解决了全球型收集极传送样品的困难和测试效率低下的问 题。全球型测试一次需要打开整个真空腔体,完成每次测试需要2-3天,而本发明配合快速 进样室一次测试多片,多片测试可在半天完成。同时,本发明解决了半球型收集极测试大角 度二次电子发射系数不准确的问题,在测试大角度二次电子发射系数时,半球型收集极由 于收集极无法转动,导致一部分电子泄露出去。而本发明通过改变样品角度和收集装置角 度,能够将所有出射的电子均收集到。本发明的方法具有测试结果精确,操作简单易行的优 势。
[0023] 本发明提供的方法,包括W下几个步骤:
[0024] (1)将待测样品放入真空腔体的样品台上,并将腔体抽真空到可打开电子枪的真 空度;
[0025] (2)通过四维样品架旋转样品台,使待测样品由水平倾斜到需要测试的角度0, 电子收集装置与待测样品的位置关系如图1所示;此时,打开电子枪,通过皮安表测试电子 收集装置上流过的电流,记为Ii;
[0026] (3)通过四维样品架旋转样品台,使待测样品与水平位置仍成待测角度0,但是 旋转方向相反,收集部分为四分之一球壳的电子收集装置保持不动,电子收集装置与待测 样品的位置关系如图2所示;此时,打开电子枪,通过皮安表测试电子收集装置上流过的电 流,记为12;
[0027] (4)保持待测样品不动,将电子收集装置向下旋转至下半空间,电子收集装置与待 测样品的位置关系如图3所示;此时,打开电子枪,通过皮安表测试电子收集装置上流过的 电流,记为I3;
[002引 (5)通过将待测样品施加大偏压测试流过待测样品的电流或者通过法拉第杯均可 测试到入射电子电流,记为Ip;
[0029] 则入射角度0下的二次电子发射系数5为;
[0030] 3= I、一;一3
[0031] 下面参见附图详述本发明的工作原理:
[003引参见图1所示,电子W 0角入射到待测样品表面,电子出射的区域为待测样品的 上半平面(即A1、A2、A3和A4,电子在材料中的运动仅有数微米,因此电子不会打到背面), 电子收集装置摆放的位置将收集到A1部分的电子。
[0033] 参见图2所示,将待测样品向相反的方向旋转0角,电子仍W原方向入射到待测 样品表面,电子出射的区域为待测样品的上半平面。由于电子与固体作用角度的对称性,只 要入射电子束与样品表面的夹角确定,无论电子是W哪个方向入射,出射的电子数目是相 等的。因此,图1和图2中的各区域出射电子数仅与相对入射角度有关,即图2中的A1、A2、 A3和A4与图1中的A1、A2、A3和A4,该两组区域分别对应的出射电子数目是一致的。此 时,电子收集装置摆放的位置将收集到相当于图1的A2和A3部分的电子。
[0034] 参见图3所示,改变收集装置的位置,此时,电子收集装置收集到相当于图1的A4 部分的电子。将上面图1、图2、图3 S次电子收集装置得到的电子数累加就是A1、A2、A3和 A4四个区域电子发射数的总和,也就是整个材料的二次电子电流,再除W入射电子电流就 得到二次电子发射系数。
【主权项】
1. 一种测试全入射角下材料二次电子发射系数的方法,其特征在于,包括: 步骤1,将待测样品放入真空腔体内的样品台,并将腔体抽真空至可打开电子枪的真空 度,收集部分为四分之一球壳的电子收集装置位于上半空间; 步骤2,旋转样品台,使所述待测样品沿第一方向倾斜需测试角度0,打开电子枪,测 试所述电子收集装置上流过的电流,记为11; 步骤3,旋转样品台,使所述待测样品沿与所述第一方向相反的第二方向倾斜所述需测 试角度9,打开电子枪,测试所述电子收集装置上流过的电流,记为12; 步骤4,保持待测样品不动,将所述电子收集装置旋转至下半空间,打开电子枪,测试所 述电子收集装置上流过的电流,记为13; 步骤5,测试入射电子电流,记为Ip;得出入射角度0下的二次电子发射系数S为:
2. 根据权利要求1所述的测试全入射角下材料二次电子发射系数的方法,其特征在 于,所述步骤2、步骤3、步骤4中通过皮安表测试所述电子收集装置上流过的电流。
3. 根据权利要求1所述的测试全入射角下材料二次电子发射系数的方法,其特征在 于,所述步骤5中,通过将待测样品施加大偏压测试流过待测样品的电流或者通过法拉第 杯测试到入射电子电流。
4. 一种测试全入射角下材料二次电子发射系数的装置,其特征在于,应用权利要求1 至3项中任意一项的方法,包括: 设置在真空腔体内的样品台,用于放置待测样品,能够从第一方向或第二方向旋转至 所述待测样品的待测角度; 电子收集装置,收集部分为四分之一球壳,所述电子收集装置能够相对于所述样品台 旋转至所述样品台的上半空间或下半空间; 电子枪,用于向所述样品台上的所述待测样品发射电子。
5. 根据权利要求4所述的测试全入射角下材料二次电子发射系数的装置,其特征在 于,还包括,皮安表,用于测试所述电子收集装置上流过的电流。
【专利摘要】本发明提供一种测试全入射角下材料二次电子发射系数的方法和装置。方法包括:步骤1,将待测样品放入真空腔体内的样品台,并将腔体抽真空,收集部分为四分之一球壳的电子收集装置位于上半空间;步骤2,旋转样品台,使待测样品倾斜所需测试角度θ,测试电子收集装置上流过的电流,记为I1;步骤3,旋转样品台,使待测样品沿相反的方向倾斜角度θ,测试电流,记为I2;步骤4,保持待测样品不动,将电子收集装置旋转至下半空间,测试电流,记为I3;步骤5,测试入射电子电流,记为Ip;得出入射角度θ下的二次电子发射系数δ为:本发明通过改变样品角度和收集装置的角度,能够收集所有出射的电子,具有测试结果精确,操作简单的优势。
【IPC分类】G01N23-22
【公开号】CN104569014
【申请号】CN201410583366
【发明人】张娜, 王瑞, 崔万照, 张洪太
【申请人】西安空间无线电技术研究所
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年10月27日
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