专利名称：适用于固体材料二次电子发射系数智能测试的电子收集器的制作方法
技术领域：
本发明涉及固体材料次级电子发射特性测试技术领域，特别涉及适用于固体材料二次电子发射系数智能测试的电子收集器。
背景技术：
所谓二次电子发射(Secondary Electron Emission)，就是指具有一定能量或速度的电子(或离子)轰击物体表面时，会引起电子从该物体表面发射出来的现象。从样品表面发射的二次电子在数量上可多于或少于一次电子，在能量上也呈现一定分布，其中包括一次电子的弹性散射电子，非弹性散射电子、真二次电子、俄歇电子等，有时还有其它复杂现象伴随二次电子发射过程，如辐射X射线，产生荧光等。固体材料二次电子发射的能力，通常用二次电子发射系数δ来表征。简单地说， 二次电子发射系数可定义为二次发射电子流Is与一次电子流Ip之比。固体材料二次电子发射系数测试装置是获取其二次电子发射系数的有利工具，该工具的一个重要组成部分就是电子收集装置。由于收集到的二次电子的电流非常低(ηΑ量级)，因此测量非常困难。也就是说，对于固体材料二次电子发射系数智能测试装置中的电子收集装置的要求非常高。影响该电子收集装置收集精度的因素很多，如三次电子的发射、二次电子收集的不完全、收集器内表面的吸收等。电子收集装置用于收集电子，其设计重点在于两点(1) 电子收集的完整性，即是否能将一次电子和二次电子分别完整地收集起来；(2)电子收集的精度，尽可能使收集到的数据接近于二次电子发射本身的真实数据。收集装置的性能将直接影响到整个固体材料二次电子发射系数智能测试装置的测量精度。
发明内容鉴于目前上述相关研究领域的技术瓶颈，本实用新型提供一种适用于固体材料二次电子发射系数智能测试的电子收集器，能够实现分别对一次电子和二次电子的完整收集并进行信号放大，在整个二次电子发射系数智能测试装置中有很重要的作用。本实用新型的适用于固体材料二次电子发射系数智能测试的电子收集器，包括一次电子收集器、二次电子收集器、一次前置放大器、二次前置放大器、靶台及与绝缘转轴。所述一次电子收集器为法拉第筒，由外筒和内筒以及置于两筒之间的绝缘板构成，法拉第筒轴线与电子入射方向重合；所述二次电子收集器为半球状金属壳体，所述金属壳体以铜作为内壁的材料，令收集器能够充分收集二次电子，所述铜的表面镀有一层金膜， 所述金膜上还镀有一层碳，以防止从测试材料样品表面激发出来的二次电子因为能量太大而在二次电子收集器内壁轰击出三次电子；所述二次电子收集器中心开有小孔，孔径为 1. 5mm 2. 5 mm ；二次电子收集器置于绝缘转轴上方，其小孔轴线与法拉第筒轴线重合；所述靶台上表面安装有不锈钢夹具，用于固定测试材料样品，下表面与绝缘转轴固定连接；所述绝缘转轴置于法拉第筒上方，垂直于法拉第筒轴线并与所述轴线的偏距为Icm 2cm，该偏距可以保证在转动绝缘转轴时，能使入射电子束直接打到法拉第筒内，完成一次电子的收集；同时再次转动绝缘转轴时，使靶台中心正对入射电子束，从而保证二次电子的收集。本实用新型的具体工作原理是由于闭合、中空导体中的电场为零，法拉第筒将其内部空间屏蔽起来，不受大气的或任何寄生电场的影响，能精确地收集一次电子束流。法拉第筒收集到的一次电子束流，通过电阻转换成电压信号，再通过一次前置放大器放大后送入显示装置中。二次电子收集器为半球形的金属体，中心开孔使入射电子能够射入到样品上。利用二次电子收集器收集二次电子电流，并通过电阻转换成电压信号，再经二次前置放大器放大后送入显示装置中。与现有技术相比，本实用新型具有以下优点(1)电子收集更完整，本实用新型电子收集器中二次电子收集器的孔径与最大入射电子束束径相同，刚好能够让电子束从入射口溢出的二次电子最少，即能将一次电子和二次电子分别完整地收集起来；(2)本实用新型中二次电子收集器采用铜为内壁，再镀一层金和碳膜，能防止从测试材料样品表面激发出来的二次电子因为能量太大而在二次电子收集器内壁轰击出三次电子，即输出信号更精确，逸出功较小，收集到的数据更接近于二次电子发射本身的真实数据。
图1为本实用新型适用于固体材料二次电子发射系数智能测试的电子收集器的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。
实施例本实用新型适用于固体材料二次电子发射系数智能测试的电子收集器的具体结构为包括一次电子收集器、二次电子收集器1、一次前置放大器、二次前置放大器、靶台2 及与其固定连接的绝缘转轴3 ；所述一次电子收集器为法拉第筒，由外筒4和内筒5以及置于两筒之间的绝缘板6构成。所述二次电子收集器为半球状金属壳体，置于绝缘转轴上方， 壳体开有孔径为1. 5mm 2. 5 mm的小孔，小孔轴线与法拉第筒轴线重合；一次前置放大器和二次前置放大器分别与一次电子收集器和二次电子收集器连接，分别用于放大一次电子信号和二次电子信号。所述金属壳体以铜作为内壁的材料，令收集器能够充分收集二次电子，所述铜的表面镀有一层金膜，所述金膜上还镀有一层碳，以防止从测试材料样品表面激发出来的二次电子因为能量太大而在二次电子收集器内壁轰击出三次电子。靶台2的上表面安装有不锈钢夹具，用于固定测试材料样品，下表面与绝缘转轴3 固定连接；所述绝缘转轴3置于法拉第筒上方，垂直于法拉第筒轴线并与所述轴线有Icm 2cm的偏距。 将测试材料的样品放入靶台，用夹具夹好。电子入射时，转动绝缘转轴3，使靶台避开入射电子束，以令电子束能直接打到法拉第筒的内筒中，收集到一次电子电流，经一次前置放大器进行信号放大后进入显示装置；转动绝缘转轴，使靶台上的测试材料样品对准电子入射方向，使得电子束能直接轰击靶台上的测试材料样品，二次电子收集器收集从测试材料样品发出来的二次电子电流，经二次前置放大器进行信号放大后进入显示装置。 经软件进行分析处理和相应数据运算后，可在结果显示界面显示出二次电子发射系数与电子入射的电子能量之间的关系曲线，并与理论曲线进行比较。 最后需要说明的是以上实施方式仅用以说明而非限制本实用新型的技术方案， 尽管参照上述实施方式对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解依然可以对本实用新型进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型的精神和范围的任何修改及局部替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围内。
权利要求1.适用于固体材料二次电子发射系数智能测试的电子收集器，其特征在于包括一次电子收集器、二次电子收集器、一次前置放大器、二次前置放大器、靶台及绝缘转轴；所述靶台上表面装有不锈钢夹具，下表面与绝缘转轴固定连接；所述绝缘转轴置于一次电子收集器上方，并垂直于一次电子收集器轴线；所述二次电子收集器为半球状金属壳体，位于绝缘转轴上方；所述半球状金属壳体开有小孔，小孔轴线与一次电子收集器轴线重合；所述一次前置放大器和二次前置放大器分别与一次电子收集器和二次电子收集器连接。
2.根据权利要求1所述的适用于固体材料二次电子发射系数智能测试的电子收集器， 其特征在于所述小孔孔径为1. 5mm 2. 5 mm。
3.根据权利要求2所述的适用于固体材料二次电子发射系数智能测试的电子收集器， 其特征在于所述半球状金属壳体以铜作为内壁材料，铜表面镀有一层金膜，金膜上还镀有一层碳。
4.根据权利要求3所述的适用于固体材料二次电子发射系数智能测试的电子收集器， 其特征在于所述绝缘转轴与一次电子收集器轴线的偏距为Icm 2 cm。
5.根据权利要求4所述的适用于固体材料二次电子发射系数智能测试的电子收集器， 其特征在于所述一次电子收集器为法拉第筒，由外筒和内筒以及置于两筒之间的绝缘板构成。
专利摘要本实用新型的适用于固体材料二次电子发射系数智能测试的电子收集器包括一次电子收集器、二次电子收集器、一次前置放大器、二次前置放大器、靶台及绝缘转轴，一次前置放大器和二次前置放大器分别与一次电子收集器和二次电子收集器连接；靶台上表面装有不锈钢夹具，下表面与绝缘转轴固定连接；绝缘转轴置于一次电子收集器上方，并垂直于一次电子收集器轴线；二次电子收集器为开有小孔的半球状金属壳体，半球状金属壳体置于绝缘转轴上方，且小孔轴线与一次电子收集器轴线重合。本实用新型能将一次电子和二次电子分别完整地收集起来，使输出信号更精确，更接近于二次电子发射本身的真实数据，是固体材料二次电子发射系数智能测试装置的必要组成部分。
文档编号G01N23/22GK202066807SQ201120156288
公开日2011年12月7日 申请日期2011年5月17日 优先权日2011年5月17日
发明者吴金成, 常天海, 常建, 梁添, 马威 申请人:华南理工大学