[发明专利]二次电子发射角分布的测试系统

说明书

技术领域

本发明属于真空计量技术领域，具体涉及一种二次电子发射角分布的测试系统。

背景技术

材料的二次电子发射特性在工业生产和科学研究中起着重要作用。在航天器表面充放电过程中，表面材料二次电子发射特性决定了其充电速率和平衡电位，是影响航天器表面充放电效应的重要参数；同时材料二次电子发射特性对于高压电子管的局部带电效应，超高频管二次电子共振效应和微波部件微放电效应等研究具有重要意义。

材料二次电子角分布是二次电子发射特性的重要特征参数，通过分析材料二次电子发射角分布分布特性，可以有效研究材料二次电子发射的物理机制，为航天器充放电效应等研究工作的开展奠定基础。文献“Shaoru Garner，Spatial Distribution of Electron Stimulated Electron Desorption from a Metal Surface，”提出采用位置灵敏探测器（MCP）测试材料的二次电子发射角分布，位置灵敏探测器的基本原理是在半导体探测器的背面做上一层高阻层，并在该层的两端加上高电压，同时一端接地，另一端接电荷灵敏放大器，从该端输出信号的幅度反应出探测粒子的位置信息。

这种方法的不足之处在于位置灵敏探测器加工工艺不易实现，物理结构和电子学系统复杂，制作成本较高，同时信号处理需要使用前置放大器和主放大器等多级放大器，容易引入较大噪声，从而对测试数据的准确性产生较大影响。

发明内容

本发明的目的是：克服现有技术的不足之处，提供一种二次电子发射角分布的测试系统及方法，适用于材料二次电子特性系数测试过程中二次电子角分布的测试。

本发明的技术方案是：一种二次电子发射角分布的测试系统，其特征是，它包括：电子枪、法拉第筒、升降装置、二次电子收集环、绝缘环、样品架、静电计以及真空系统；

所述电子枪、法拉第筒、升降装置、二次电子收集环、绝缘环与样品架安装在所述真空系统内部；所述静电计安装在所述真空系统外部；

所述电子枪用于产生二次电子；

所述法拉第筒安装在所述升降装置上；

所述样品架用于放置测试样品，使得所述电子枪所产生二次电子入射电子束水平直射所述测试样品；

所述二次电子收集环的数量为两个或两个以上，所述二次电子收集环的形状为圆环，其放置在所述电子枪与所述样品架之间，并以所述电子枪所产生二次电子入射电子束为轴心；所述二次电子收集环的材料采用铜；

所述绝缘环套接在相邻的所述二次电子收集环之间；

所述静电计的数量为三个或三个以上，分别与所述法拉第筒以及不同的所述二次电子收集环连接；

一种二次电子发射角分布的测试系统的工作过程为：

A．将测试样品放置于所述样品架上；

B.将所述真空系统抽真空，将真空度保持在8×10^-4Pa；

C．利用所述升降装置将所述法拉第筒的位置调整到所述电子枪所产生二次电子入射电子束的水平位置；

D．设定二次电子能量值并开启所述电子枪，利用所述法拉第筒测试二次电子入射电子束的强度，并利用与所述法拉第筒连接的静电计，读取二次电子入射电子束的电流强度；

E．重复步骤D，改变设定的二次电子能量值，使得静电计读取二次电子入射电子束的电流强度符合测试要求；

F．利用所述升降装置将所述法拉第筒的位置升起，使得所述电子枪所产生二次电子入射电子束穿过所述二次电子收集环辐射到测试样品上；

G．利用与所述二次电子收集环连接的静电计读取在不同测试角度下，二次电子入射电子束的电流强度。

有益效果：1）本发明中利用不同测试角度的二次电子收集环相组合，获得二次电子发射的角分布的测试方法，具有物理结构简单，制作成本较低、便于实现等优点。

2）本发明中电子学系统仅包括连接电缆和静电计，具有较强的抗干扰性。

3）二次电子收集环的材料采用铜，具有较好的导电性能和较低的二次电子发射系数，提高测试效率。

附图说明

图1为本发明测试系统连接示意图；

图2为本发明中不同测试角度二次电子收集极组合结构图示意图。

其中，1-电子枪、2-法拉第筒、3升降装置、4二次电子收集环、8-绝缘环、9-样品架、11-真空系统。

具体实施方式