測(cè)試全入射角下材料二次電子發(fā)射系數(shù)的方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于物理電子學(xué)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種測(cè)試全入射角下材料二次電子發(fā)射系 數(shù)的方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 材料的二次電子發(fā)射特性不僅是表征空間飛行器大功率微波部件微放電的重要 參數(shù)，也是空間飛行器大功率微波部件選材、分析與設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。二次電子發(fā)射特性的 測(cè)試對(duì)于研究二次電子發(fā)射的物理機(jī)理，精確預(yù)測(cè)微放電闊值和優(yōu)化微放電抑制方法具有 顯著意義。不同入射角度下二次電子發(fā)射特性的測(cè)試有助于準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)微放電闊值及評(píng)估 微放電抑制方法，該對(duì)于縮短微波部件設(shè)計(jì)周期，減少微放電實(shí)驗(yàn)時(shí)間和節(jié)省各項(xiàng)支出具 有顯著效果。同時(shí)，金屬材料的二次電子發(fā)射特性對(duì)真空電子器件的性能也有著重要的影 響。一方面，各類電子倍增管、掃描電子顯微鏡、俄歇電子能譜儀和其它各種電子表面分析 儀器的核屯、原理都是利用了材料的二次電子發(fā)射過程。另一方面，二次電子倍增放電過程 則是影響各類高功率微波真空器件、核聚變和加速器可靠性和壽命的重要因素。準(zhǔn)確測(cè)量 金屬材料的二次電子發(fā)射特性對(duì)各類真空電子器件的設(shè)計(jì)、評(píng)估和性能提高都有著重要意 義。
[0003] 但是，目前對(duì)于不同入射角度下的二次電子發(fā)射系數(shù)的測(cè)試仍存在一定問題。
[0004] 現(xiàn)有的測(cè)試帶角度的二次電子發(fā)射系數(shù)具有W下幾種方法；1)采用全球型收集 極收集二次電子，該種方法收集的二次電子范圍廣，測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確，但是每次測(cè)試時(shí)需要打 開整套真空腔體，該不僅操作困難，而且經(jīng)常會(huì)使腔體內(nèi)的重要部件暴漏大氣，導(dǎo)致部件壽 命縮短；2)采用半球形或盒狀收集極。該種方法當(dāng)電子入射角度較大時(shí)，一部分二次電子 無法收集；3)改變樣品角度，通過向樣品施加偏壓來測(cè)試樣品電流。該方法當(dāng)測(cè)試大角度 入射時(shí)，樣品上施加的偏壓會(huì)對(duì)測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題為：提供一種新的二次電子發(fā)射系數(shù)的測(cè)試方法，具有 測(cè)試結(jié)果精確，操作簡單易行的優(yōu)勢(shì)，W克服現(xiàn)有技術(shù)中全球型收集極操作困難、半球型收 集極一部分電子無法收集，施加偏壓法對(duì)測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生影響等問題。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種測(cè)試全入射角下材料二次電子發(fā)射系數(shù)的方法，包 括：
[0007] 步驟1，將待測(cè)樣品放入真空腔體內(nèi)的樣品臺(tái)，并將腔體抽真空至可打開電子槍的 真空度，收集部分為四分之一球殼的電子收集裝置位于上半空間；
[000引步驟2,旋轉(zhuǎn)樣品臺(tái)，使待測(cè)樣品沿第一方向傾斜需測(cè)試角度0，打開電子槍，測(cè) 試電子收集裝置上流過的電流，記為Ii;
[0009] 步驟3,旋轉(zhuǎn)樣品臺(tái)，使待測(cè)樣品沿與第一方向相反的第二方向傾斜需測(cè)試角度 e，打開電子槍，測(cè)試電子收集裝置上流過的電流，記為12;
[0010] 步驟4,保持待測(cè)樣品不動(dòng)，將電子收集裝置旋轉(zhuǎn)至下半空間，打開電子槍，測(cè)試電 子收集裝置上流過的電流，記為13;
[0011] 步驟5,測(cè)試入射電子電流，記為Ip;得出入射角度0下的二次電子發(fā)射系數(shù)5 .h+h+h 為^- ip 。
[0012] 進(jìn)一步地，步驟2、步驟3、步驟4中通過皮安表測(cè)試電子收集裝置上流過的電流。
[0013] 進(jìn)一步地，步驟5中，通過將待測(cè)樣品施加大偏壓測(cè)試流過待測(cè)樣品的電流或者 通過法拉第杯測(cè)試到入射電子電流。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種測(cè)試全入射角下材料二次電子發(fā)射系數(shù)的裝 置，應(yīng)用上述的方法，包括：
[0015] 設(shè)置在真空腔體內(nèi)的樣品臺(tái)，用于放置待測(cè)樣品，能夠從第一方向或第二方向旋 轉(zhuǎn)至待測(cè)樣品的待測(cè)角度；電子收集裝置，收集部分為四分之一球殼，電子收集裝置能夠相 對(duì)于樣品臺(tái)旋轉(zhuǎn)至樣品臺(tái)的上半空間或下半空間；電子槍，用于向樣品臺(tái)上的待測(cè)樣品發(fā) 射電子。
[0016] 進(jìn)一步地，還包括，皮安表，用于測(cè)試電子收集裝置上流過的電流。
[0017] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于：
[001引本發(fā)明通過改變樣品角度和收集裝置角度，能夠?qū)⑺谐錾涞碾娮泳占剑?且配合快速進(jìn)樣室一次測(cè)試多片，多片測(cè)試可在半天完成，具有測(cè)試結(jié)果精確，操作簡單易 行的優(yōu)勢(shì)。
【附圖說明】
[0019] 圖1示出了本發(fā)明的方法中步驟2中電子收集裝置與待測(cè)樣品的位置關(guān)系的示意 圖；
[0020] 圖2示出了本發(fā)明的方法中步驟3中電子收集裝置與待測(cè)樣品的位置關(guān)系的示意 圖；
[0021] 圖3示出了本發(fā)明的方法中步驟4中電子收集裝置與待測(cè)樣品的位置關(guān)系的示意 圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 本發(fā)明提出了一種測(cè)試全入射角下材料二次電子發(fā)射系數(shù)的方法，并設(shè)計(jì)了應(yīng)用 該方法的新型測(cè)試裝置。該方法解決了全球型收集極傳送樣品的困難和測(cè)試效率低下的問 題。全球型測(cè)試一次需要打開整個(gè)真空腔體，完成每次測(cè)試需要2-3天，而本發(fā)明配合快速 進(jìn)樣室一次測(cè)試多片，多片測(cè)試可在半天完成。同時(shí)，本發(fā)明解決了半球型收集極測(cè)試大角 度二次電子發(fā)射系數(shù)不準(zhǔn)確的問題，在測(cè)試大角度二次電子發(fā)射系數(shù)時(shí)，半球型收集極由 于收集極無法轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)致一部分電子泄露出去。而本發(fā)明通過改變樣品角度和收集裝置角 度，能夠?qū)⑺谐錾涞碾娮泳占?。本發(fā)明的方法具有測(cè)試結(jié)果精確，操作簡單易行的優(yōu) 勢(shì)。
[0023] 本發(fā)明提供的方法，包括W下幾個(gè)步驟：
[0024] (1)將待測(cè)樣品放入真空腔體的樣品臺(tái)上，并將腔體抽真空到可打開電子槍的真 空度；
[0025] (2)通過四維樣品架旋轉(zhuǎn)樣品臺(tái)，使待測(cè)樣品由水平傾斜到需要測(cè)試的角度0， 電子收集裝置與待測(cè)樣品的位置關(guān)系如圖1所示；此時(shí)，打開電子槍，通過皮安表測(cè)試電子 收集裝置上流過的電流，記為Ii;
[0026] (3)通過四維樣品架旋轉(zhuǎn)樣品臺(tái)，使待測(cè)樣品與水平位置仍成待測(cè)角度0，但是 旋轉(zhuǎn)方向相反，收集部分為四分之一球殼的電子收集裝置保持不動(dòng)，電子收集裝置與待測(cè) 樣品的位置關(guān)系如圖2所示；此時(shí)，打開電子槍，通過皮安表測(cè)試電子收集裝置上流過的電 流，記為12;
[0027] (4)保持待測(cè)樣品不動(dòng)，將電子收集裝置向下旋轉(zhuǎn)至下半空間，電子收集裝置與待 測(cè)樣品的位置關(guān)系如圖3所示；此時(shí)，打開電子槍，通過皮安表測(cè)試電子收集裝置上流過的 電流，記為I3;
[002引 （5)通過將待測(cè)樣品施加大偏壓測(cè)試流過待測(cè)樣品的電流或者通過法拉第杯均可 測(cè)試到入射電子電流，記為Ip;
[0029] 則入射角度0下的二次電子發(fā)射系數(shù)5為；
[0030] 3= I、一;一3
[0031] 下面參見附圖詳述本發(fā)明的工作原理：
[003引參見圖1所示，電子W 0角入射到待測(cè)樣品表面，電子出射的區(qū)域?yàn)榇郎y(cè)樣品的 上半平面（即A1、A2、A3和A4,電子在材料中的運(yùn)動(dòng)僅有數(shù)微米，因此電子不會(huì)打到背面）， 電子收集裝置擺放的位置將收集到A1部分的電子。
[0033] 參見圖2所示，將待測(cè)樣品向相反的方向旋轉(zhuǎn)0角，電子仍W原方向入射到待測(cè) 樣品表面，電子出射的區(qū)域?yàn)榇郎y(cè)樣品的上半平面。由于電子與固體作用角度的對(duì)稱性，只 要入射電子束與樣品表面的夾角確定，無論電子是W哪個(gè)方向入射，出射的電子數(shù)目是相 等的。因此，圖1和圖2中的各區(qū)域出射電子數(shù)僅與相對(duì)入射角度有關(guān)，即圖2中的A1、A2、 A3和A4與圖1中的A1、A2、A3和A4,該兩組區(qū)域分別對(duì)應(yīng)的出射電子數(shù)目是一致的。此 時(shí)，電子收集裝置擺放的位置將收集到相當(dāng)于圖1的A2和A3部分的電子。
[0034] 參見圖3所示，改變收集裝置的位置，此時(shí)，電子收集裝置收集到相當(dāng)于圖1的A4 部分的電子。將上面圖1、圖2、圖3 S次電子收集裝置得到的電子數(shù)累加就是A1、A2、A3和 A4四個(gè)區(qū)域電子發(fā)射數(shù)的總和，也就是整個(gè)材料的二次電子電流，再除W入射電子電流就 得到二次電子發(fā)射系數(shù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種測(cè)試全入射角下材料二次電子發(fā)射系數(shù)的方法，其特征在于，包括： 步驟1，將待測(cè)樣品放入真空腔體內(nèi)的樣品臺(tái)，并將腔體抽真空至可打開電子槍的真空 度，收集部分為四分之一球殼的電子收集裝置位于上半空間； 步驟2,旋轉(zhuǎn)樣品臺(tái)，使所述待測(cè)樣品沿第一方向傾斜需測(cè)試角度0，打開電子槍，測(cè) 試所述電子收集裝置上流過的電流，記為11; 步驟3,旋轉(zhuǎn)樣品臺(tái)，使所述待測(cè)樣品沿與所述第一方向相反的第二方向傾斜所述需測(cè) 試角度9，打開電子槍，測(cè)試所述電子收集裝置上流過的電流，記為12; 步驟4,保持待測(cè)樣品不動(dòng)，將所述電子收集裝置旋轉(zhuǎn)至下半空間，打開電子槍，測(cè)試所 述電子收集裝置上流過的電流，記為13; 步驟5,測(cè)試入射電子電流，記為Ip;得出入射角度0下的二次電子發(fā)射系數(shù)S為：
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)試全入射角下材料二次電子發(fā)射系數(shù)的方法，其特征在 于，所述步驟2、步驟3、步驟4中通過皮安表測(cè)試所述電子收集裝置上流過的電流。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)試全入射角下材料二次電子發(fā)射系數(shù)的方法，其特征在 于，所述步驟5中，通過將待測(cè)樣品施加大偏壓測(cè)試流過待測(cè)樣品的電流或者通過法拉第 杯測(cè)試到入射電子電流。
4. 一種測(cè)試全入射角下材料二次電子發(fā)射系數(shù)的裝置，其特征在于，應(yīng)用權(quán)利要求1 至3項(xiàng)中任意一項(xiàng)的方法，包括： 設(shè)置在真空腔體內(nèi)的樣品臺(tái)，用于放置待測(cè)樣品，能夠從第一方向或第二方向旋轉(zhuǎn)至 所述待測(cè)樣品的待測(cè)角度； 電子收集裝置，收集部分為四分之一球殼，所述電子收集裝置能夠相對(duì)于所述樣品臺(tái) 旋轉(zhuǎn)至所述樣品臺(tái)的上半空間或下半空間； 電子槍，用于向所述樣品臺(tái)上的所述待測(cè)樣品發(fā)射電子。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的測(cè)試全入射角下材料二次電子發(fā)射系數(shù)的裝置，其特征在 于，還包括，皮安表，用于測(cè)試所述電子收集裝置上流過的電流。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種測(cè)試全入射角下材料二次電子發(fā)射系數(shù)的方法和裝置。方法包括：步驟1，將待測(cè)樣品放入真空腔體內(nèi)的樣品臺(tái)，并將腔體抽真空，收集部分為四分之一球殼的電子收集裝置位于上半空間；步驟2，旋轉(zhuǎn)樣品臺(tái)，使待測(cè)樣品傾斜所需測(cè)試角度θ，測(cè)試電子收集裝置上流過的電流，記為I1；步驟3，旋轉(zhuǎn)樣品臺(tái)，使待測(cè)樣品沿相反的方向傾斜角度θ，測(cè)試電流，記為I2；步驟4，保持待測(cè)樣品不動(dòng)，將電子收集裝置旋轉(zhuǎn)至下半空間，測(cè)試電流，記為I3；步驟5，測(cè)試入射電子電流，記為Ip；得出入射角度θ下的二次電子發(fā)射系數(shù)δ為：本發(fā)明通過改變樣品角度和收集裝置的角度，能夠收集所有出射的電子，具有測(cè)試結(jié)果精確，操作簡單的優(yōu)勢(shì)。
【IPC分類】G01N23-22
【公開號(hào)】CN104569014
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410583366
【發(fā)明人】張娜, 王瑞, 崔萬照, 張洪太
【申請(qǐng)人】西安空間無線電技術(shù)研究所
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2014年10月27日