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原文传递一种二次电子发射性能参数测试装置及测试方法

专利名称：	一种二次电子发射性能参数测试装置及测试方法
摘要：	本发明公开了一种二次电子发射性能参数测试装置及测试方法。本装置包括球形电子收集器，其由外向内依次是：球形收集极、球形抑制极和球形接地极；球形电子收集器固定在真空室内的电子收集器固定装置上，其上方设有入射电子孔，电子枪口由入射电子孔进入球形电子收集器内部，球形电子收集器的下方设有样品台进出孔；样品台升降旋转装置，包括安装在真空室外的磁流体控制器、真空室内的螺杆传动机构及与之连接的齿轮旋转机构，样品台与齿轮旋转机构连接，样品台从球形电子收集器下方开孔处进入其内部；磁流体控制器通过螺杆传动机构及与之连接的齿轮旋转机构驱动样品台上下移动及旋转；样品台一面用于放置待测样品，另一面上固定一次电子收集器。
专利类型：	发明专利
申请人：	中国科学院高能物理研究所
发明人：	闫保军;刘术林;温凯乐;王玉漫;张斌婷;谷建雨
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T07:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T00:00:00+0805
申请号：	CN202010013951.8
公开号：	CN111077176A
代理机构：	北京君尚知识产权代理有限公司
代理人：	司立彬
分类号：	G01N23/2251;G;G01;G01N;G01N23;G01N23/2251
申请人地址：	100049 北京市石景山区玉泉路19号乙
主权项：	1.一种二次电子发射性能参数测试装置，其特征在于，包括电子束产生系统，通过法兰接口与真空室连接，包括真空室内的电子枪及真空室外的电子枪控制器；球形电子收集器，包括三种彼此绝缘的球形结构，由外向内依次是：球形收集极、球形抑制极和球形接地极；球形电子收集器固定在真空室内的电子收集器固定装置上，其上方开孔作为入射电子孔，电子枪口由该入射电子孔进入球形电子收集器内部，球形电子收集器的下方开孔作为样品台进出孔；微弱信号测量系统，包括分别与球形收集极、球形抑制极、球形接地极和样品台连接的电流计或电流-电压放大器，用于采集球形收集极、球形抑制极、球形接地极和样品台的电流；样品台升降旋转装置，包括安装在真空室外的磁流体控制器、真空室内的螺杆传动机构及与之连接的齿轮旋转机构，样品台与齿轮旋转机构连接，样品台从球形电子收集器下方开孔处进入其内部；磁流体控制器通过螺杆传动机构及与之连接的齿轮旋转机构驱动样品台上下移动及旋转；样品台一面用于放置待测样品，另一面上固定一次电子收集器；样品表面电位中和系统，包括表面电位检测装置、消除表面带正电位装置和消除表面带负电位装置。 2.如权利要求1所述的二次电子发射性能参数测试装置，其特征在于，所述球形抑制极由开孔率为70％～98％的不锈钢网制作而成；所述球形接地极由开孔率为70％～98％的不锈钢网制作而成。 3.如权利要求1所述的二次电子发射性能参数测试装置，其特征在于，所述电子收集器固定装置中间开孔，用于样品台上下移动通过；所述电子收集器固定装置上有三个圆环槽，用于分别固定球形收集极、球形抑制极和球形接地极；所述圆环槽底部均开有小孔，用于与球形收集极、球形抑制极和球形接地极连接的导线穿过。 4.如权利要求1所述的二次电子发射性能参数测试装置，其特征在于，所述一次电子收集器是采用倒锥形结构的法拉第杯。 5.如权利要求1所述的二次电子发射性能参数测试装置，其特征在于，所述球形收集极被若干个条带状陶瓷环隔离，形成多个环形收集极，各环形收集极之间相互绝缘；所述微弱信号测量系统分别通过一电流计或电流-电压放大器与每一环形收集极连接，用于采集每一环形收集极的电流。 6.一种基于权利要求1所述二次电子发射性能参数测试装置的二次电子空间角分布测试方法，其步骤包括： 1)在样品台上放置荧光材料，调节电子枪控制器使电子枪输出能量为E的入射电子束； 2)若入射电子束斑点未在样品台中心，则调节电子束的入射方向，使其位于样品台的中心并测试出电子束斑尺寸S； 3)调节样品台高度，观察电子束斑尺寸S的变化，记录下不同位置处电子束斑尺寸的大小及对应的功率密度E/S； 4)将荧光材料取出，把待测样品放在样品台上，抽真空至工作压强； 5)打开电子枪，输出能量为E的电子束，轰击到待测样品上； 6)利用球形收集极、球形抑制极和球形接地极分别测试球形收集极、球形抑制极和球形接地极上的电流，其电流之和为二次电子流Is；其中所述球形收集极被若干个条带状陶瓷环隔离，形成多个环形收集极，各环形收集极之间相互绝缘； 7)旋转样品台，改变入射电子束角度为△β并利用球形收集极、球形抑制极和球形接地极测试出二次电子流Is(△β)； 8)利用一次电子收集器测试入射电子束的一次电子流Ip； 9)根据Is(△β)与Ip的比值，测试材料的二次电子发射系数和入射电子角度的关系δ～△β； 10)将装有待测样品的样品台移动到球形收集极底部，样品表面距离球心位置为L，打开电子枪，输出能量为E的电子束轰击待测样品； 11)利用连接各环形收集极上的电流计测试对应环形收集极上的二次电子流； 12)设二次电子发射系数的角分布为f(θ)、函数G(θ)＝F(θ)-F(θ0)，F(θ)的导数为：F'(θ)＝f(θ)sinθ； 13)根据测量到m个环形收集极的电流数据拟合得到函数G(θ)； 14)对函数G(θ)进行求导，即根据G'(θ)＝[F(θ)-F(θ0)]'＝F'(θ)＝f(θ)sinθ，得到二次电子的空间角分布 7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，θk为第k层收集极的下边缘任意位置到二次电子发射点位置的连线同样品表面法向的夹角：其中，k＝0,1,2,…,m，R为球形收集极的曲率半径，L为样品表面距离球心位置的距离，当样品台位于球心下方时，L值取正，反之取负；m为环形收集极总数，θp为第一收集极上边缘任意位置和球心连线与球心轴线的夹角，dθ为各环形收集极对应的圆心角。 8.一种基于权利要求1所述二次电子发射性能参数测试装置的二次电子能谱曲线测试方法，其步骤包括： 1)在样品台上放置荧光材料，调节电子枪控制器使电子枪输出能量为E的入射电子束； 2)若入射电子束斑点未在样品台中心，则调节电子束的入射方向，使其位于样品台的中心并测试出电子束斑尺寸S； 3)调节样品台高度，观察电子束斑尺寸S的变化，记录下不同位置处电子束斑尺寸的大小及对应的功率密度E/S； 4)将荧光材料取出，把待测样品放在样品台上，抽真空至工作压强； 5)调整样品台位置使其位于球形收集极球心，改变球形抑制极上的直流偏压△U，使得能量d(E)低于e△U的二次电子被球形抑制极过滤掉，能量d(E)高于e△U的二次电子可以穿过球形抑制极到达球形收集极； 6)利用球形收集极测量不同偏压△U下球形收集极上的二次电子流Is，得到Is～e△U的积分谱； 7)根据不同偏压下的二次电子流Is，计算微分谱得到一定入射电子能量下的二次电子能谱曲线Is～d(E)。 9.一种基于权利要求1所述二次电子发射性能参数测试装置的二次电子发射系数测试方法，其步骤包括： 1)在样品台上放置荧光材料，调节电子枪控制器使电子枪输出能量为E的入射电子束； 2)若入射电子束斑点未在样品台中心，则调节电子束的入射方向，使其位于样品台的中心并测试出电子束斑尺寸S； 3)调节样品台高度，观察电子束斑尺寸S的变化，记录下不同位置处电子束斑尺寸的大小及对应的功率密度E/S； 4)将荧光材料取出，把待测样品放在样品台上，抽真空至工作压强； 5)一定入射电子束能量下，改变样品台的高度，利用球形收集极、球形抑制极和球形接地极分别测试球形收集极、球形抑制极和球形接地极上的电流，其电流之和为二次电子流Is，Is作为不同入射电子功率密度下的材料的二次电子流； 6)旋转样品台，使一次电子收集器正对入射电子束，测试出一次电子流大小Ip，根据Is与Ip的比值测试出不同入射电子功率密度下材料的二次电子发射系数δ～(E/S)。
所属类别：	发明专利