一種高深寬比結構駐極體的射線極化裝置及其極化方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及駐極體極化，具體涉及一種高深寬比結構駐極體的射線極化裝置及其極化方法。
【背景技術】
[0002]駐極體包括駐極體基體及其表面的極化電荷。極化技術是實現駐極體獲取高密度電荷的唯一手段，對于駐極體式微機電系統(tǒng)的性能起到決定性作用，是開展駐極體微機電系統(tǒng)研究的首要關鍵技術。國內外專家學者對于駐極體的極化技術開展了廣泛的研究?，F有的經典的駐極體極化方式為電暈極化，它是利用空氣高壓電弧放電機理，然而電暈放電產生的離子由于電荷“聚集”效應無法極化具有高深寬比結構的駐極體；同時電暈極化不能穿透有阻擋的固體介質，因此無法對于封裝后的駐極體進行極化。

【發(fā)明內容】

[0003]針對以上現有技術中存在的問題，本發(fā)明提出了一種高深寬比結構駐極體的射線極化裝置及其極化方法，可實現快速高效的高深寬比結構駐極體的極化，無需真空環(huán)境、不受封裝外殼影響。
[0004]本發(fā)明的一個目的在于提供一種高深寬比結構駐極體的射線極化裝置。
[0005]本發(fā)明的高深寬比結構駐極體的射線極化裝置包括:防護箱體、射線發(fā)生器、探針臺組件和高壓偏置電源；其中，防護箱體為具有射線防護功能的金屬箱體結構；射線發(fā)生器包括放置在防護箱體外部的射線供電裝置以及與其相連接的設置在防護箱體內的頂部的射線發(fā)生裝置和射線照射裝置；探針臺組件包括絕緣的探針基座、絕緣的載物臺和位置可調探針，探針基座設置在防護箱體內的底部且正對射線照射裝置，探針基座的頂端分別裝有兩根位置可調探針；在探針基座的中間放置載物臺，載物臺上放置待極化的高深寬比結構駐極體樣品，高深寬比結構駐極體樣品的兩個相對的側壁為兩個待極化的駐極體表面，相背的為各自的背電極；兩根位置可調探針分別接觸兩個背電極，并分別通過導線連接至防護箱體外的高壓偏置電源的高壓端和接地端。
[0006]防護箱體包括金屬的箱體外殼以及在其內壁附著的塑性絕緣材料；防護箱體的金屬外殼厚度大于5_，用于防護射線福射；塑性絕緣材料的厚度在2?5cm之間，用于防止極化過程的高壓電與防護箱體的電學絕緣。防護箱體的一側設置具有觀察窗的門，位置略高于樣品固定組件的上表面，以通過觀察窗觀察駐極體樣品的極化過程。
[0007]射線發(fā)生器為強度可調的α射線源、β射線源、γ射線源以及X射線源中的一種。射線發(fā)生裝置激發(fā)其中一種放射源而后通過射線照射裝置輻射高能的射線使得空氣分子電離，從而產生諸如CO3、(H2O)2H+、O2、H3O+等的高密度正、負電荷。
[0008]高壓偏置電源為高壓直流電壓源，可產生± IV?± 1kV直流電壓，并帶有漏電流檢測反饋功能，防止駐極體樣品電學擊穿。
[0009]此外，駐極體極化裝置還包括射線強度劑量筆和智能報警器，分別安裝在防護箱體的外壁，射線強度劑量筆連接至智能報警器，智能報警器連接至射線供電裝置；射線強度劑量筆測量防護箱體外的射線強度，當射線強度超過安全閾值(行業(yè)規(guī)定)的人體安全范圍時，智能報警器報警并切斷射線供電裝置的電源。
[0010]本發(fā)明的另一個目的在于提供一種高深寬比結構駐極體的射線極化方法。
[0011]本發(fā)明的高深寬比結構駐極體的射線極化方法，包括以下步驟:
[0012]I)高深寬比結構駐極體樣品放置在載物臺上，兩個相對的側壁為兩個待極化的駐極體表面，相背的為各自的背電極；
[0013]2)兩根位置可調探針分別接觸兩個背電極，同時兩根位置可調探針分別通過導線連接至防護箱體外的高壓偏置電源的高壓端和地端；
[0014]3)射線發(fā)生裝置激發(fā)放射源，通過射線照射裝置向高深寬比結構駐極體樣品發(fā)射射線，在射線覆蓋的區(qū)域產生等離子體；
[0015]4)射線覆蓋區(qū)域內的高深寬比結構駐極體樣品的兩個待極化的駐極體表面之間的空氣被電離，充滿等離子體；
[0016]5)開啟高壓偏置電源，連接高壓偏置電源的兩個待極化的駐極體表面之間產生高壓偏置電場，若射線強度劑量筆測量射線強度未超過安全閾值，則正常工作進入步驟6)，否貝1J，若射線強度超過安全閾值，智能報警器報警并立即控制射線供電裝置停止工作；
[0017]6)等離子體內的正電荷和負電荷在高壓偏置電場的作用下分離并沿著相反方向移動，從而實現正電荷和負電荷分別被吸附在高深寬比結構駐極體樣品的兩個待極化的駐極體表面；
[0018]7)高深寬比結構駐極體樣品的兩個待極化的駐極體表面吸附的電荷趨于飽和狀態(tài)，極化結束。
[0019]其中，在步驟7)中，經過大于10秒極化后，兩個相對的駐極體表面吸附的電荷趨于飽和狀態(tài)，極化結束；可通過高壓偏置電源的漏電流檢測反饋功能觀測漏電流是否趨于飽和。
[0020]基本原理為:射線發(fā)生裝置激發(fā)放射源，通過射線照射裝置向高深寬比結構駐極體樣品發(fā)射射線，在射線覆蓋的區(qū)域產生等離子體；射線覆蓋區(qū)域內兩個待極化的駐極體表面之間充滿等離子體；接高電壓與接地的兩個待極化的駐極體表面之間形成了高壓偏置電場；等離子體內的正電荷和負電荷在偏置高壓電場的作用下分離并沿著相反方向移動，從而實現正電荷和負電荷分別被吸附在高深寬比結構駐極體樣品的兩個相對的待極化的駐極體表面。
[0021]本發(fā)明的優(yōu)點:
[0022]本發(fā)明采用基于射線的駐極體極化裝置及其極化方法，無需真空環(huán)境、結構簡單、快速高效，實現了對高深寬比結構駐極體的極化；同時由于射線可穿透常規(guī)封裝外殼，因此本極化方法不受封裝工藝的影響；極化時間可從傳統(tǒng)的電暈極化5?20分鐘時間縮短到10秒量級。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明的高深寬比結構駐極體的射線極化裝置的一個實施例的剖面圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖，通過實施例對本發(fā)明做進一步說明。
[0025]如圖1所示，本實施例的基于射線的駐極體極化裝置包括:防護箱體1、射線發(fā)生器、探針臺組件和高壓偏置電源；其中，防護箱體I防護箱體包括金屬的箱體外殼11以及在其內壁附著的塑性絕緣材料12 ;射線發(fā)生器包括放置在防護箱體外部的射線供電裝置21以及與其相連接的設置在防護箱體內的頂部的射線發(fā)生裝置22和射線照射裝置23 ;探針臺組件包括絕緣的探針基座31、絕緣的載物臺32和位置可調探針33，探針基座31設置在防護箱體I內的底部且正對射線照射裝置23，探針基座31的頂端裝有兩根位置可調探針33 ;在探針基座的中間放置載物臺32，載物臺32上放置待極化的高深寬比結構駐極體樣品4 ;高深寬比結構駐極體樣品4的兩個相對的側壁為兩個待極化的駐極體表面，相背的為各自的背電極5，兩根位置可調探針分別接觸兩個背電極5，并分別通過導線連接至防護箱體外的高壓偏置電源6的高壓端和接地端；射線強度劑量筆和智能報警器7安裝在防護箱體I的外壁。
[0026]最后需要注意的是，公布實施方式的目的在于幫助進一步理解本發(fā)明，但是本領域的技術人員可以理解:在不脫離本發(fā)明及所附的權利要求的精神和范圍內，各種替換和修改都是可能的。因此，本發(fā)明不應局限于實施例所公開的內容，本發(fā)明要求保護的范圍以權利要求書界定的范圍為準。
【主權項】
1.一種高深寬比結構駐極體的射線極化裝置，其特征在于，所述射線極化裝置包括:防護箱體、射線發(fā)生器、探針臺組件和高壓偏置電源；其中，所述防護箱體為具有射線防護功能的金屬箱體結構；所述射線發(fā)生器包括放置在防護箱體外部的射線供電裝置以及與其相連接的設置在防護箱體內的頂部的射線發(fā)生裝置和射線照射裝置；所述探針臺組件包括絕緣的探針基座、絕緣的載物臺和位置可調探針，探針基座設置在防護箱體內的底部且正對射線照射裝置，探針基座的頂端裝有兩根位置可調探針；在探針基座的中間放置載物臺，載物臺上放置待極化的高深寬比結構駐極體樣品，所述高深寬比結構駐極體樣品的兩個相對的側壁為兩個待極化的駐極體表面，相背的為各自的背電極；兩根位置可調探針分別接觸兩個背電極，并分別通過導線連接至防護箱體外的高壓偏置電源的高壓端和接地端。2.如權利要求1所述的射線極化裝置，其特征在于，所述防護箱體的金屬外殼厚度大于5_ ;所述塑性絕緣材料的厚度在2?5cm之間。3.如權利要求1所述的射線極化裝置，其特征在于，所述射線發(fā)生器為強度可調的α射線源、β射線源、γ射線源以及X射線源中的一種。4.如權利要求1所述的射線極化裝置，其特征在于，還包括射線強度劑量筆和智能報警器，分別安裝在防護箱體的外壁，所述射線強度劑量筆連接至智能報警器，所述智能報警器連接至射線供電裝置。5.一種高深寬比結構駐極體的射線極化方法，其特征在于，所述射線極化方法包括以下步驟: 1)高深寬比結構駐極體樣品放置在載物臺上，兩個相對的側壁為兩個待極化的駐極體表面，相背的為各自的背電極； 2)兩根位置可調探針分別接觸兩個背電極，同時兩根位置可調探針分別通過導線連接至防護箱體外的高壓偏置電源的高壓端和地端； 3)射線發(fā)生裝置激發(fā)放射源，通過射線照射裝置向高深寬比結構駐極體樣品發(fā)射射線，在射線覆蓋的區(qū)域產生等離子體； 4)射線覆蓋區(qū)域內的高深寬比結構駐極體樣品的兩個待極化的駐極體表面之間的空氣被電尚，充滿等尚子體； 5)開啟高壓偏置電源，連接高壓偏置電源的兩個待極化的駐極體表面之間產生高壓偏置電場，若射線強度劑量筆測量射線強度未超過安全閾值，則正常工作進入步驟6)，否則，若射線強度超過安全閾值，智能報警器報警并立即控制射線供電裝置停止工作； 6)等離子體內的正電荷和負電荷在高壓偏置電場的作用下分離并沿著相反方向移動，從而實現正電荷和負電荷分別被吸附在高深寬比結構駐極體樣品的兩個待極化的駐極體表面； 7)在高深寬比結構駐極體樣品的兩個待極化的駐極體表面所吸附的電荷趨于飽和狀態(tài)，極化結束。6.如權利要求5所述的射線極化方法，其特征在于，在步驟7)中，經過大于10秒極化后，兩個相對的駐極體表面吸附的電荷趨于飽和狀態(tài)，極化結束；通過高壓偏置電源的漏電流檢測反饋功能觀測漏電流是否趨于飽和。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高深寬比結構駐極體的射線極化裝置及其極化方法。本發(fā)明的射線極化裝置包括：防護箱體、射線發(fā)生器、探針臺組件和高壓偏置電源；射線覆蓋區(qū)域內的兩個待極化的駐極體表面之間的空間充滿高密度等離子體；接高電壓與接地的兩個待極化的表面之間形成了高壓偏置電場；等離子體內的正電荷和負電荷在偏置高壓電場的作用下分離并沿著相反方向移動，從而實現特定電性的電荷分別吸附在兩個待極化的駐極體表面。本發(fā)明無需真空環(huán)境、結構簡單、快速高效，實現了對高深寬比結構駐極體的極化；同時由于射線可穿透常規(guī)封裝外殼，因此本極化方法不受封裝工藝的影響；極化時間可從傳統(tǒng)的電暈極化5～20分鐘時間縮短到10秒量級。
【IPC分類】B81C1/00
【公開號】CN105036064
【申請?zhí)枴緾N201510409014
【發(fā)明人】馮躍
【申請人】北京理工大學
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年7月13日