一種基于射線的駐極體極化裝置及其極化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及駐極體極化，具體涉及一種基于射線的駐極體極化裝置及其極化方法。
【背景技術(shù)】
[0002]駐極體包括駐極體基體及其表面的極化電荷。極化技術(shù)是實現(xiàn)駐極體獲取高密度電荷的唯一手段，對于駐極體式微機電系統(tǒng)的性能起到?jīng)Q定性作用，是開展駐極體微機電系統(tǒng)研究的首要關(guān)鍵技術(shù)。國內(nèi)外專家學者對于駐極體的極化技術(shù)開展了廣泛的研究?，F(xiàn)有的經(jīng)典的駐極體極化方式為電暈極化，它是利用空氣高壓電暈放電機理，然而產(chǎn)生的離子不能穿透有阻擋的固體介質(zhì)，只能極化裸露的駐極體，且極化時間長達10?30分鐘，因此電暈極化無法對于封裝后的駐極體進行極化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對以上現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提出了一種基于射線的駐極體極化裝置及其極化方法，即可對裸露的、又可對一定厚度封裝外殼內(nèi)的駐極體進行高效快速的極化。
[0004]本發(fā)明的一個目的在于提供一種基于射線的駐極體極化裝置。
[0005]本發(fā)明的基于射線的駐極體極化裝置包括:防護箱體、射線發(fā)生器、樣品固定組件、支撐架、金屬薄膜和高壓偏置電源；其中，防護箱體為具有射線防護功能的金屬箱體結(jié)構(gòu)；射線發(fā)生器包括放置在防護箱體外部的射線供電裝置以及與其相連接的設(shè)置在防護箱體內(nèi)的頂部的射線發(fā)生裝置和射線照射裝置；樣品固定組件設(shè)置在防護箱體內(nèi)的底部且正對射線發(fā)生裝置和射線照射裝置，包括絕緣的樣品臺支柱以及設(shè)置在其上的導電的樣品臺；待極化的駐極體樣品的下表面涂覆有金屬背電極，放置在導電的樣品臺上，實現(xiàn)了金屬背電極與樣品臺的電學連通；在樣品臺上且在待極化的駐極體樣品外設(shè)置絕緣的支撐架，在支撐架上設(shè)置金屬薄膜覆蓋待極化的駐極體樣品，并且金屬薄膜與待極化的駐極體樣品之間具有間距；金屬薄膜和樣品臺分別通過導線連接至防護箱體外的高壓偏置電源的高壓端和接地端。
[0006]防護箱體包括金屬的箱體外殼以及在其內(nèi)壁附著的塑性絕緣材料；防護箱體的金屬外殼厚度大于5_，用于防護射線福射；塑性絕緣材料的厚度在2?5cm之間，用于防止極化過程的高壓電與防護箱體的電學絕緣。防護箱體的一側(cè)設(shè)置具有觀察窗的門，位置略高于樣品固定組件的上表面，以通過觀察窗觀察駐極體樣品的極化過程。
[0007]射線發(fā)生器為強度可調(diào)的α射線源、β射線源、γ射線源以及X射線源中的一種。射線發(fā)生裝置激發(fā)其中一種放射源而后通過射線照射裝置輻射高能的射線使得空氣分子電離，從而產(chǎn)生諸如CO3、(H2O)2H+、O2、H3O+等的高密度正、負電荷。
[0008]高壓偏置電源為高壓直流電壓源，可產(chǎn)生± IV?± 1kV直流電壓，并帶有漏電流檢測反饋功能，防止駐極體樣品電學擊穿。
[0009]金屬薄膜的材料采用易被射線穿透的金屬薄膜，如招薄膜，厚度在10nm?200nm之間。
[0010]駐極體樣品可以是裸露的駐極體，也可以封裝在封裝外殼的駐極體。封裝外殼采用是鋁、聚碳酸酯以及是石英中一種。
[0011]金屬背電極的材料采用的材料采用鋁、金和銅中的一種，厚度在10nm?500nm之間。
[0012]此外，駐極體極化裝置還包括射線強度劑量筆和智能報警器，分別安裝在防護箱體的外壁，射線強度劑量筆連接至智能報警器，智能報警器連接至射線供電裝置；射線強度劑量筆測量防護箱體外的射線強度，當射線強度超過安全閾值(行業(yè)規(guī)定)的人體安全范圍時，智能報警器報警并切斷射線供電裝置的電源。
[0013]本發(fā)明的另一個目的在于提供一種基于射線的駐極體極化方法。
[0014]本發(fā)明的基于射線的駐極體極化方法，包括以下步驟:
[0015]I)下表面涂覆有金屬背電極的待極化的駐極體樣品放置在導電的樣品臺上，金屬薄膜覆蓋待極化的駐極體樣品；
[0016]2)射線供電裝置控制射線發(fā)生裝置激發(fā)放射源，通過射線照射裝置向待極化的駐極體樣品發(fā)射射線，在射線覆蓋的區(qū)域產(chǎn)生等離子體；
[0017]3)射線覆蓋區(qū)域內(nèi)的金屬薄膜、待極化的駐極體樣品和樣品臺周圍充滿等離子體；
[0018]4)開啟高壓偏置電源，連接高壓偏置電源的金屬薄膜與樣品臺之間產(chǎn)生高壓偏置電場，若射線強度劑量筆測量射線強度未超過安全閾值，則正常工作進入步驟5)，否則，若射線強度超過安全閾值，智能報警器報警并立即控制射線供電裝置停止工作；
[0019]5)等離子體內(nèi)的正電荷和負電荷在高壓偏置電源提供的偏置電場力的作用下分離并沿著相反方向移動，從而實現(xiàn)正電荷或負電荷吸附在待極化的駐極體樣品的表面；
[0020]6)駐極體樣品的表面吸附的電荷趨于飽和狀態(tài)時，極化結(jié)束。
[0021]其中，在步驟I)中，金屬薄膜與待極化的駐極體樣品之間的間距在0.5mm?3cm之間。金屬背電極的材料采用鋁、金和銅的常用金屬材料中的一種。
[0022]在步驟6)中，經(jīng)過大于10秒極化后，駐極體樣品的表面吸附的電荷趨于飽和狀態(tài)，極化結(jié)束；可通過高壓偏置電源的漏電流檢測反饋功能觀測漏電流是否趨于飽和。
[0023]基本原理為:射線發(fā)生裝置激發(fā)放射源，通過射線照射裝置向待極化的駐極體樣品發(fā)射射線，在射線覆蓋的區(qū)域產(chǎn)生等離子體；射線覆蓋區(qū)域內(nèi)的金屬薄膜、待極化的駐極體樣品和樣品臺周圍空間充滿高密度等離子體；接高電壓的金屬薄膜與接地的導電樣品臺之間形成了高壓偏置電場；等離子體內(nèi)的正電荷和負電荷在偏置高壓電場的作用下分離并沿著相反方向移動，從而實現(xiàn)特定電性(或正，或負)的電荷被待極化的駐極體樣品的表面吸附。
[0024]本發(fā)明的優(yōu)點:
[0025]本發(fā)明采用基于射線的駐極體極化裝置及其極化方法，無需真空環(huán)境、結(jié)構(gòu)簡單、快速高效，極化時間可從傳統(tǒng)的電暈極化5?20分鐘時間縮短到10秒量級；同時實現(xiàn)了對封裝外殼內(nèi)的駐極體進行快速極化。
【附圖說明】