[发明专利]一种固体绝缘材料表面介电特性综合测量装置

说明书

本发明公开了一种固体绝缘材料表面介电特性综合测量装置，该装置包括：二次电子测量模块包括电子枪和收集极，所述电子枪设于所述收集极的正上方，且所述电子枪和所述收集极的中心轴线处于同一直线上；样品台模块，其设有样平台，所述样平台的底面设有沿X、Y、Z轴三个方向的滑动轨道；电晕充电模块包括高压电极和电晕针，所述高压电极与所述电晕针连接；表面电位测量模块，其包括高压接口和静电探头，所述静电探头和所述高压接口连接；真空/高气压系统，其包括外腔体、气体接口、真空接口、气瓶和真空泵，所述气体接口和所述真空接口均设于所述外腔体壁上且与所述外腔体连通，所述气瓶和所述气体接口连接，所述真空泵与所述真空接口连接。

技术领域

本发明涉及材料表面电荷特性测量技术领域，具体而言，涉及一种固体绝缘材料表面介电特性综合测量装置。

背景技术

绝缘材料表面二次电子发射系数、表面电荷特性和电荷陷阱是反映材料表面特性的关键参数。表面二次电子发射系数反映材料表面层的电子脱离能力；电荷陷阱反映材料表面层的电荷束缚能力；表面电荷是材料表面的电荷积聚及消散特性的综合反映。三个参数并不是孤立存在的，而是相互影响相互关联的。目前的装置都是单独测量三个参数中的某个参数，且测量环境和测量条件不同，存在实验数据无法比对的问题。同时，单一参数的测量无法真实全面地反映绝缘材料表面的介电性能，只能片面地反映某一特定的过程。目前测量电荷陷阱的装置大都是通过电晕给样品注入电荷，只能测量材料表层电荷陷阱参数，不能测量一定深度的陷阱参数。

专利号为201410022709.1的中国专利公开了一种基于半球形收集极结构的二次电子发射系数测量装置，该装置通过多层球型网筛区分真二次电子和背散射电子，通过脉冲电子束的方式来减少介质材料表面带电对二次电子发射的影响，该装置主要测量真空环境下材料的二次电子发射特性，不能测量材料的表面电荷及陷阱参数分布。专利号为201410023001.8的中国专利公开了一种平板型收集极二次电子发射系数测量装置，该装置提供了一种旋转型样品台，每次测量前后样品转过一定角度避免同一位置多次测量，以此来减小绝缘材料表面电荷对二次电子发射系数影响，但该收集极与样品之间存在较大的间隙，因此二次电子收集效率很难保证；专利号为201010617890.2的中国专利公开了一种区分二次电子和背散射电子的测试装置，该装置公布一种半球型由收集极和阻滞栅网组成的收集结构，通过给阻滞栅网加不同的电压实现二次电子和背散射电子的区分以及二次电子的能谱分析，但该装置只能用于金属材料的测量，测量绝缘材料时材料表面电荷积聚会严重影响测量结果；这两种装置同样只能测量材料的二次电子特性，不能测量材料的表面电荷及陷阱参数分布。

专利号为2009100231880的中国专利公开了一种固体介质表面电荷分布自动测量装置，该装置通过静电探头来测量绝缘材料表面电荷，并可通过二维运动平台测量二维的电荷分布，但该装置只能在一种固定的环境下测量表面电荷，且不能测量材料的二次电子发射特性。

专利号为2014104587908的中国专利公布了一种固体电介质材料陷阱参数采集系统，该装置采用三电极电晕充电的方式给样品注入电荷，通过加热系统给样品加热，静电探头测量表面电荷衰减，根据表面电荷衰减情况计算样品陷阱参数，该装置只能测量材料表层的电荷陷阱，不能测量一定深度的陷阱参数；同时该装置不能测量材料的二次电子发射特性。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种固体绝缘材料表面介电特性综合测量装置，可以实现在同一环境下同一试样、同一位置的综合测量，具有可重复性，能够全面准确地表征材料的表面介电状态。

本发明提供了一种固体绝缘材料表面介电特性综合测量装置，该装置包括：

二次电子测量模块，其包括电子枪和收集极，所述电子枪设于所述收集极的正上方，且所述电子枪和所述收集极的中心轴线处于同一直线上；

样品台模块，其设有样平台，所述样平台的底面设有沿X、Y、Z轴三个方向的滑动轨道；