[发明专利]一种真空中采用场致发射制造带电污染物的装置及方法

权利要求书

1.一种真空中采用场致发射制造带电污染物的装置，其特征在于：所述装置包括加速极真空过壁、放电极真空过壁、真空插头(3)、真空法兰(4)、放电极夹具(5)、钨丝(6)、加速极连接杆(7)、抽真空系统(8)、出气盖(9)、加热台(10)、固定架(11)、真空室(12)、加速极支撑台(13)、加速极(14)、陶瓷件(16)、加速极栅网(17)、电缆紧固螺钉(18)，以及外围设备温控系统、放电极电源、加速极电源；

其中，将真空法兰(4)作为真空室顶部，加速极真空过壁、放电极真空过壁、真空插头(3)分别安装于真空法兰(4)上；钨丝(6)底端插入放电极夹具(5)，并将放电极夹具(5)固定到放电极真空过壁上；放电极夹具(5)和钨丝(6)在真空室(12)内部；钨丝(6)顶端为尖端；

在真空室(12)内部设有固定架(11)；

在真空室(12)内部，加速极(14)为中间有凹槽的圆盘形，加速极(14)底部中心开有通孔，通孔上表面固定有加速极栅网(17)；在加速极(14)边缘凸起上部固定有陶瓷件(16)；电缆紧固螺钉(18)位于加速极(14)侧壁；

在真空室(12)内部，加速极(14)安放在加速极支撑台(13)上，加速极支撑台(13)通过加速极连接杆(7)固定在固定架(11)上，在加速极支撑台(13)与加速极栅网(17)正对的位置开有一个通孔，钨丝(6)位于加速极(14)上方，且钨丝(6)的尖端与加速极(14)的通孔正对；

在真空室(12)内部，加热台(10)位于加速极支撑台(13)下方，加热台(10)朝向钨丝(6)的一面安有出气盖(9)，加热台(10)固定在固定架(11)上；

抽真空系统(8)在真空室(12)外通过管道与真空室(12)连接；

外围设备温控系统、放电极电源、加速极电源均位于真空室(12)外部；温控系统通过导线穿入真空插头(3)与加热台(10)连接；放电极电源通过导线穿入放电极真空过壁与钨丝(6)底端连接；加速极电源通过导线穿入加速极真空过壁与电缆紧固螺钉(18)连接；

其中，所述钨丝(6)的尖端部分直径＜10μm。

2.如权利要求1所述的一种真空中采用场致发射制造带电污染物的装置，其特征在于：加热台(10)的出气盖(9)到真空法兰(4)底部的垂直距离≥120mm；出气盖(9)到真空室(12)底部的垂直距离＞200mm。

3.如权利要求1所述的一种真空中采用场致发射制造带电污染物的装置，其特征在于：加速极(14)底部到真空法兰(4)底部的垂直距离为50～60mm；加速极(14)底部到出气盖(9)中心线的垂直距离为50mm～150mm。

4.如权利要求1所述的一种真空中采用场致发射制造带电污染物的装置，其特征在于：钨丝(6)尖端到出气盖(9)的水平距离为20mm～150mm。

5.一种真空中采用场致发射制造带电污染物的方法，采用如权利要求1所述的一种真空中采用场致发射制造带电污染物的装置，其特征在于：所述方法具体步骤如下：

步骤一、将样品放入样品容器中，将样品容器装入加热台(10)，盖上出气盖(9)，连接装置；

步骤二、开启抽真空系统(8)对真空室(12)抽真空，至真空室(12)内压强≤7×10^-3Pa；

步骤三、开启温控系统，设定样品加热温度为室温～125℃；

步骤四、开启放电极电源，设置偏置电压为-3000～12000V；

步骤五、开启加速极电源，设置加速极偏压为+1000～+60000V，通过加速极栅网(17)定向加速电子，使电子与样品的出气产物相互作用30～60min，形成带电污染物；

其中，步骤一所述样品为航天器外部用非金属材料；样品容器为金属或玻璃敞口容器。