[发明专利]一种真空中采用热电子发射制造带电污染物的装置及方法

权利要求书

1.一种真空中采用热电子发射制造带电污染物的装置，其特征在于：所述装置包括：真空测试室（1）、热电子发射阴极（2）、热电子发射阴极陶瓷固定件（3）、加速极支撑架（4）、偏转栅网（5）、测试法兰（6）、加速极（9）、底座（10）、出气盖（11）、加热台（12）、支架（13）、温控仪、直流稳流电源、真空机组、第一稳压电源、第二稳压电源；QCM支架（8）；

其中，真空测试室（1）内部中心位置设有底座（10）；热电子发射阴极（2）通过热电子发射阴极陶瓷固定件（3）固定安装在底座（10）左侧；加速极（9）通过加速极支撑架（4）固定安装在底座（10）中部；QCM支架（8）固定安装在底座（10）右侧；偏转栅网（5）固定安装在QCM支架（8）左侧，并与QCM支架（8）之间绝缘；

加热台（12）通过支架（13）固定安装在真空测试室（1）左侧，在加热台（12）中心开有出气孔，在出气孔上设有出气盖（11），加热台（12）出气孔与偏转栅网（5）正对；

测试法兰（6）安装在真空测试室（1）顶部，在测试法兰（6）上布置有三个真空接插件，其中两个为高压真空接插件；在真空测试室（1）底部安装有真空法兰；

直流稳流电源、第一稳压电源、第二稳压电源、真空机组、温控仪位于真空测试室（1）外部；直流稳流电源通过真空接插件与热电子发射阴极（2）连接；第一稳压电源通过一个高压真空接插件与加速极（9）连接；第二稳压电源通过另一个高压真空接插件与偏转栅网（5）连接；温控仪通过真空测试室（1）底部的真空法兰与加热台（12）连接；真空机组与真空测试室（1）连接。

2.根据权利要求1所述的一种真空中采用热电子发射制造带电污染物的装置，其特征在于：热电子发射阴极（2）为门式钨丝。

3.根据权利要求1所述的一种真空中采用热电子发射制造带电污染物的装置，其特征在于：加速极支撑架（4）为两个平行的金属杆；加速极（9）为多层圆环，均布安装在加速极支撑架（4）上，相邻两个圆环之间的间距为1mm～10mm；加速极（9）材料为不锈钢或铜；加速极支撑架（4）材料为金属。

4.根据权利要求1所述的一种真空中采用热电子发射制造带电污染物的装置，其特征在于：加热台（12）与测试法兰（6）底部的距离为130mm，与真空测试室（1）底部距离≥200mm。

5.根据权利要求1所述的一种真空中采用热电子发射制造带电污染物的装置，其特征在于：热电子发射阴极（2）所在平面与加热台（12）出气孔之间的距离为5mm~15mm。

6.根据权利要求1所述的一种真空中采用热电子发射制造带电污染物的装置，其特征在于：热电子发射阴极（2）所在平面与加速极（9）之间的距离为1mm~3mm，所述距离为热电子发射阴极（2）所在平面到加速极（9）边缘的最短距离。

7.一种真空中采用热电子发射制造带电污染物的方法，使用如权利要求1所述的真空中采用热电子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（12），并盖上出气盖（11），将加热台（12）固定在支架（13）上；

步骤二、关闭真空测试室（1），开启真空机组抽真空，至真空测试室（1）内的压强≤7×10^-3Pa；

步骤三、开启温控仪电源，设定加热台（12）温度，使样品产生出气产物；

步骤四、开启直流稳流电源和第一稳压电源，使热电子发射阴极（2）发射电子，并通过加速极（9）对电子进行加速；

步骤五、开启第二稳压电源，使出气产物通过偏转栅网（5）得到收集；

步骤六、当电子与样品出气气体产物相互作用10min~30min后，结束实验。

8.根据权利要求7所述的一种真空中采用热电子发射制造带电污染物的方法，其特征在于：所述样品容器为金属敞口容器。

9.根据权利要求7所述的一种真空中采用热电子发射制造带电污染物的方法，其特征在于：步骤三中，样品加热温度为室温~125℃。

10.根据权利要求7所述的一种真空中采用热电子发射制造带电污染物的方法，其特征在于：直流稳流电源的输出电流范围为0.5A~2A，第一稳压电源的输出电压范围为+50V~+200V，第二稳压电源的输出电压范围为-3000V~0V。