測試全入射角下材料二次電子發(fā)射系數的方法和裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于物理電子學領域，特別設及一種測試全入射角下材料二次電子發(fā)射系 數的方法和裝置。
【背景技術】
[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，也是空間飛行器大功率微波部件選材、分析與設計的重要依據。二次電子發(fā)射特性的 測試對于研究二次電子發(fā)射的物理機理，精確預測微放電闊值和優(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)射特性的測試有助于準確的預測微放電闊值及評估 微放電抑制方法，該對于縮短微波部件設計周期，減少微放電實驗時間和節(jié)省各項支出具 有顯著效果。同時，金屬材料的二次電子發(fā)射特性對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。準確測量 金屬材料的二次電子發(fā)射特性對各類真空電子器件的設計、評估和性能提高都有著重要意 義。
[0003] 但是，目前對于不同入射角度下的二次電子發(fā)射系數的測試仍存在一定問題。
[0004] 現有的測試帶角度的二次電子發(fā)射系數具有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，測試結果準確，但是每次測試時需要打 開整套真空腔體，該不僅操作困難，而且經常會使腔體內的重要部件暴漏大氣，導致部件壽 命縮短；2)采用半球形或盒狀收集極。該種方法當電子入射角度較大時，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試樣品電流。該方法當測試大角度 入射時，樣品上施加的偏壓會對測試結果產生影響。

【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術問題為：提供一種新的二次電子發(fā)射系數的測試方法，具有 測試結果精確，操作簡單易行的優(yōu)勢，W克服現有技術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，施加偏壓法對測試結果產生影響等問題。
[0006] 本發(fā)明的技術方案為：一種測試全入射角下材料二次電子發(fā)射系數的方法，包 括：
[0007] 步驟1，將待測樣品放入真空腔體內的樣品臺，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,旋轉樣品臺，使待測樣品沿第一方向傾斜需測試角度0，打開電子槍，測 試電子收集裝置上流過的電流，記為Ii;
[0009] 步驟3,旋轉樣品臺，使待測樣品沿與第一方向相反的第二方向傾斜需測試角度 e，打開電子槍，測試電子收集裝置上流過的電流，記為12;
[0010] 步驟4,保持待測樣品不動，將電子收集裝置旋轉至下半空間，打開電子槍，測試電 子收集裝置上流過的電流，記為13;
[0011] 步驟5,測試入射電子電流，記為Ip;得出入射角度0下的二次電子發(fā)射系數5 .h+h+h 為^- ip 。
[0012] 進一步地，步驟2、步驟3、步驟4中通過皮安表測試電子收集裝置上流過的電流。
[0013] 進一步地，步驟5中，通過將待測樣品施加大偏壓測試流過待測樣品的電流或者 通過法拉第杯測試到入射電子電流。
[0014] 根據本發(fā)明的另一方面，提供了一種測試全入射角下材料二次電子發(fā)射系數的裝 置，應用上述的方法，包括：
[0015] 設置在真空腔體內的樣品臺，用于放置待測樣品，能夠從第一方向或第二方向旋 轉至待測樣品的待測角度；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 對于樣品臺旋轉至樣品臺的上半空間或下半空間；電子槍，用于向樣品臺上的待測樣品發(fā) 射電子。
[0016] 進一步地，還包括，皮安表，用于測試電子收集裝置上流過的電流。
[0017] 本發(fā)明與現有技術相比的優(yōu)點在于：
[001引本發(fā)明通過改變樣品角度和收集裝置角度，能夠將所有出射的電子均收集到，并 且配合快速進樣室一次測試多片，多片測試可在半天完成，具有測試結果精確，操作簡單易 行的優(yōu)勢。
【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樣品的位置關系的示意 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樣品的位置關系的示意 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樣品的位置關系的示意 圖。
【具體實施方式】
[0022] 本發(fā)明提出了一種測試全入射角下材料二次電子發(fā)射系數的方法，并設計了應用 該方法的新型測試裝置。該方法解決了全球型收集極傳送樣品的困難和測試效率低下的問 題。全球型測試一次需要打開整個真空腔體，完成每次測試需要2-3天，而本發(fā)明配合快速 進樣室一次測試多片，多片測試可在半天完成。同時，本發(fā)明解決了半球型收集極測試大角 度二次電子發(fā)射系數不準確的問題，在測試大角度二次電子發(fā)射系數時，半球型收集極由 于收集極無法轉動，導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，能夠將所有出射的電子均收集到。本發(fā)明的方法具有測試結果精確，操作簡單易行的優(yōu) 勢。
[0023] 本發(fā)明提供的方法，包括W下幾個步驟：
[0024] (1)將待測樣品放入真空腔體的樣品臺上，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樣品臺，使待測樣品由水平傾斜到需要測試的角度0， 電子收集裝置與待測樣品的位置關系如圖1所示；此時，打開電子槍，通過皮安表測試電子 收集裝置上流過的電流，記為Ii;
[0026] (3)通過四維樣品架旋轉樣品臺，使待測樣品與水平位置仍成待測角度0，但是 旋轉方向相反，收集部分為四分之一球殼的電子收集裝置保持不動，電子收集裝置與待測 樣品的位置關系如圖2所示；此時，打開電子槍，通過皮安表測試電子收集裝置上流過的電 流，記為12;
[0027] (4)保持待測樣品不動，將電子收集裝置向下旋轉至下半空間，電子收集裝置與待 測樣品的位置關系如圖3所示；此時，打開電子槍，通過皮安表測試電子收集裝置上流過的 電流，記為I3;
[002引 （5)通過將待測樣品施加大偏壓測試流過待測樣品的電流或者通過法拉第杯均可 測試到入射電子電流，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角入射到待測樣品表面，電子出射的區(qū)域為待測樣品的 上半平面（即A1、A2、A3和A4,電子在材料中的運動僅有數微米，因此電子不會打到背面）， 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，將待測樣品向相反的方向旋轉0角，電子仍W原方向入射到待測 樣品表面，電子出射的區(qū)域為待測樣品的上半平面。由于電子與固體作用角度的對稱性，只 要入射電子束與樣品表面的夾角確定，無論電子是W哪個方向入射，出射的電子數目是相 等的。因此，圖1和圖2中的各區(qū)域出射電子數僅與相對入射角度有關，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)域分別對應的出射電子數目是一致的。此 時，電子收集裝置擺放的位置將收集到相當于圖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，電子收集裝置收集到相當于圖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累加就是A1、A2、A3和 A4四個區(qū)域電子發(fā)射數的總和，也就是整個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。
【主權項】
1. 一種測試全入射角下材料二次電子發(fā)射系數的方法，其特征在于，包括： 步驟1，將待測樣品放入真空腔體內的樣品臺，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,旋轉樣品臺，使所述待測樣品沿第一方向傾斜需測試角度0，打開電子槍，測 試所述電子收集裝置上流過的電流，記為11; 步驟3,旋轉樣品臺，使所述待測樣品沿與所述第一方向相反的第二方向傾斜所述需測 試角度9，打開電子槍，測試所述電子收集裝置上流過的電流，記為12; 步驟4,保持待測樣品不動，將所述電子收集裝置旋轉至下半空間，打開電子槍，測試所 述電子收集裝置上流過的電流，記為13; 步驟5,測試入射電子電流，記為Ip;得出入射角度0下的二次電子發(fā)射系數S為：
2. 根據權利要求1所述的測試全入射角下材料二次電子發(fā)射系數的方法，其特征在 于，所述步驟2、步驟3、步驟4中通過皮安表測試所述電子收集裝置上流過的電流。
3. 根據權利要求1所述的測試全入射角下材料二次電子發(fā)射系數的方法，其特征在 于，所述步驟5中，通過將待測樣品施加大偏壓測試流過待測樣品的電流或者通過法拉第 杯測試到入射電子電流。
4. 一種測試全入射角下材料二次電子發(fā)射系數的裝置，其特征在于，應用權利要求1 至3項中任意一項的方法，包括： 設置在真空腔體內的樣品臺，用于放置待測樣品，能夠從第一方向或第二方向旋轉至 所述待測樣品的待測角度； 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于所述樣品臺 旋轉至所述樣品臺的上半空間或下半空間； 電子槍，用于向所述樣品臺上的所述待測樣品發(fā)射電子。
5. 根據權利要求4所述的測試全入射角下材料二次電子發(fā)射系數的裝置，其特征在 于，還包括，皮安表，用于測試所述電子收集裝置上流過的電流。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種測試全入射角下材料二次電子發(fā)射系數的方法和裝置。方法包括：步驟1，將待測樣品放入真空腔體內的樣品臺，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，旋轉樣品臺，使待測樣品傾斜所需測試角度θ，測試電子收集裝置上流過的電流，記為I1；步驟3，旋轉樣品臺，使待測樣品沿相反的方向傾斜角度θ，測試電流，記為I2；步驟4，保持待測樣品不動，將電子收集裝置旋轉至下半空間，測試電流，記為I3；步驟5，測試入射電子電流，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，具有測試結果精確，操作簡單的優(yōu)勢。
【IPC分類】G01N23-22
【公開號】CN104569014
【申請?zhí)枴緾N201410583366
【發(fā)明人】張娜, 王瑞, 崔萬照, 張洪太
【申請人】西安空間無線電技術研究所
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年10月27日