專利名稱：負(fù)電子親和勢光電陰極原位評估裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種光電陰極原位評估裝置，特別是一種負(fù)電子親和勢光電陰極原位評估裝置。
負(fù)電子親和勢(NEA)光電陰極原位評估包括光電陰極的激活、原位光譜響應(yīng)測試、X射線光電子能譜(XPS)、紫外光電子能譜(UPS)的原位分析。國外用于負(fù)電子親和勢光電陰極原位評估裝置有美國斯坦福大學(xué)的同步輻射加速器(C.Y.Su，W.E.Spicer，I.Lindau，J.Appl.Phys，1983Vol.54No.31413、R.Cao，H.Tang，and P.Pianetta，SPIE，1995，Vol2550132)，英國的(C.C.Pillips，Phys DAppl.Phys，1984Vol171713)激活系統(tǒng)，XPS系統(tǒng)和俄歇電子能譜AES，法國的AES、XPS、UPS系統(tǒng)(M.Besancon，J.Vac.Sci.Tech.1987，Vol.A5，No.42025)。國內(nèi)目前用于負(fù)電子親和勢光電陰極評估的系統(tǒng)有福州大學(xué)的XPS系統(tǒng)(Qing-Bin Lu，J.Appl.Phys，1990，Vol68，No.2，634)，北京真空電子研究所的激活和AES系統(tǒng)(王乃鑄，電子科學(xué)導(dǎo)刊，1991，Vol13，No.2，177)。這些裝置只有用于NEA光電陰極的原位表面分析系統(tǒng)，而沒有在線的光譜響應(yīng)測試系統(tǒng)，不能原位表征激活過程中的光譜響應(yīng)的變化，不能分辨出NEA光電陰極靈敏度不高的原因是材料問題還是激活工藝問題，不能監(jiān)測光譜響應(yīng)隨時間的變化情況，因而表征手段不夠全面，評估的性能較少。
本實用新型的目的在于提供一種能更全面地分析和評估NEA光電陰極的特性，進行陰極激活及激活過程中的在線原位光譜響應(yīng)測試分析、XPS和UPS分析，分析NEA光電陰極存在的問題，為NEA光電陰極的研究提供實驗依據(jù)的負(fù)電子親和勢光電陰極原位評估裝置。
實現(xiàn)本實用新型目的的技術(shù)解決方案為一種負(fù)電子親和勢光電陰極原位評估裝置，包括表面分析系統(tǒng)，表面分析系統(tǒng)包括主真空室、預(yù)抽室、紫外光源、送樣桿、離子升華泵、機械泵、渦輪分子泵，紫外光源與主真空室連接，中間設(shè)置閥門，預(yù)抽室和主真空室之間的管路上設(shè)置閥門，送樣桿與預(yù)抽室連接，渦輪分子泵連接到主真空室和預(yù)抽室之間，管路上設(shè)置閥門，機械泵連接到渦輪分子泵上，其特征在于表面分析系統(tǒng)通過管道及波紋管與激活系統(tǒng)相連，激活系統(tǒng)包括激活真空室，管道兩端分別與連接法蘭及主真空室連接，中間設(shè)置撥叉和閘板閥，波紋管與渦輪分子泵連接處抽氣管道上設(shè)置三通閥，波紋管與激活真空室之間通過角閥連接，激活真空不定室上連接離子升華泵，抽氣管道上設(shè)置閘板閥，光譜響應(yīng)測試儀通過光纖和玻璃棒與激活真空室連接，磁力傳輸桿與激活真空室的法蘭盲口連接。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點是1、將激活系統(tǒng)、光譜響應(yīng)測試系統(tǒng)、表面分析系統(tǒng)(包括XPS和UPS)三個子系統(tǒng)有機地連接在一起，實現(xiàn)了對NEA光電陰極的激活、原位光譜響應(yīng)測試、X射線光電子能譜(XPS)、紫外光電子能譜(UPS)的原位分析裝置的有機連接，可科學(xué)地分析和評估NEA光電陰極的性能，原位表征更多性能參數(shù)，如光譜響應(yīng)、量子效率、積分靈敏度、電子表面逸出幾率、少子擴散長度、后界面復(fù)合速率，為光電陰極的研制提供實驗基礎(chǔ)和條件；2、改進激活工藝，提高制備光電陰極的性能；3、省去了分子泵和機械泵，無需建立預(yù)抽室和進樣系統(tǒng)，節(jié)省費用，儀器結(jié)構(gòu)緊湊；4、節(jié)省抽真空的時間，進樣時間縮短到2小時，無需烘烤和抽真空，大大地提高了工作效率，節(jié)約了實驗費用，減少了設(shè)備的消耗。


圖1是本實用新型的負(fù)電子親和勢光電陰極原位評估裝置的一種結(jié)構(gòu)示意圖臺。
圖2是的超高真空激活系統(tǒng)的真空室的結(jié)構(gòu)圖。
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步描述。
實施例。結(jié)合圖1、圖2，本實用新型的負(fù)電子親和勢光電陰極原位評估裝置的激活系統(tǒng)的抽氣部分由機械泵17、渦輪分子泵18、濺射離子泵和鈦升華泵21組成，其中主泵是濺射離子泵和鈦升華泵，預(yù)抽泵是機械泵和渦輪分子泵。激活系統(tǒng)采用XPS表面分析系統(tǒng)的分子泵18和機械泵17，作為激活系統(tǒng)的前級泵。在XPS儀的分子泵的抽氣管道上設(shè)置三通閥16，一邊連接表面分析室，另一邊用波紋管19與激活系統(tǒng)相連。預(yù)抽泵將激活室2的被抽容器的真空度從大氣壓降到主泵工作所需的啟動壓強，當(dāng)主泵開始工作時，關(guān)激活系統(tǒng)的角閥20，關(guān)預(yù)抽泵。這樣就減少了預(yù)抽所用的機械泵和渦輪分子泵。閥門15和閥門14分別用來抽氣和通干燥氮氣，紫外光源10用來產(chǎn)生紫外光，通過閥門8與XPS儀的主真空室連接。
在XPS儀的主真空室上配有一個φ38mm的法蘭盲口，利用此盲口與激活系統(tǒng)在超高真空進行連接，在激活系統(tǒng)的真空室與XPS的真空室之間用帶波紋管的連接管4連接，中間設(shè)計了一個閘板閥6，連結(jié)激活真空室和XPS的真空室，以防加熱和激活等影響和污染XPS室的真空環(huán)境。在進行樣品加熱和激活實驗時，該連接閥門6關(guān)閉，只有在樣品傳送時才開啟，這樣保證了激活室和XPS的主真空室7、離子升華泵13兩系統(tǒng)不互相影響，能獨立工作，又能原位分析陰極的樣品。
激活系統(tǒng)除共用了XPS的低真空抽氣系統(tǒng)，還利用了XPS的差分進樣室，首先將樣品送入到XPS的預(yù)抽室11，而后開啟閥門9，用送樣桿12將樣品送入到XPS的主真空室7，然后利用磁力傳輸桿1和撥叉5，將樣品在激活室和XPS室之間進行超高真空傳遞，進行原位分析和測試。這種傳送樣品方式無須破壞超高真空環(huán)境，使用方便、效率高、結(jié)構(gòu)緊湊，對樣品表面沾污少，成本降低，使光陰極激活分析測試快捷，綜合性能好。
激活真空室設(shè)計為一水平方向的圓柱腔體，直徑為20cm，長度為40cm，用不銹鋼材料制成，內(nèi)外經(jīng)過拋光處理，通過圓管31與閘板閥22與升華泵和離子泵21相連接。由于要能測試透射式和反射式的光電陰極的光譜響應(yīng)，以及上下透光的需要，必須將樣品加熱裝置33和激活位置分開，激活時用磁力傳輸桿1將樣品送到上下進光玻璃正對的軸中心位置上。設(shè)計為真空室的左半部分用于樣品的加熱處理，右半部分用于樣品的激活和光譜響應(yīng)測試。為了將測試用的光譜響應(yīng)的單色光引入到陰極表面，上透光玻璃26和下透光玻璃30設(shè)計成往內(nèi)部凹進，并與光纖35和玻璃棒36連接。光譜響應(yīng)測試儀3可應(yīng)用于陰極的在線測試，又可單獨使用，以供其它光電器件的光譜響應(yīng)測試。帶引線的撥叉29用來測光電流，觀察窗27、觀察窗32和觀察窗34用來對真空室進行觀察。連接法蘭28與連接管4相連接，連接法蘭23與磁力傳輸桿1相連接。盲板24作為真空檢漏接口，電離規(guī)管25用于測量真空系統(tǒng)的真空度。
權(quán)利要求1.一種負(fù)電子親和勢光電陰極原位評估裝置，包括表面分析系統(tǒng)，表面分析系統(tǒng)包括主真空室[7]、預(yù)抽室[11]、紫外光源[10]、送樣桿[12]、離子升華泵[13]、機械泵[17]、渦輪分子泵[18]，紫外光源[10]與主真空室[7]連接，中間設(shè)置閥門[8]，預(yù)抽室和主真空室之間的管路上設(shè)置閥門[9]，送樣桿[12]與預(yù)抽室連接，渦輪分子泵[18]連接到主真空室和預(yù)抽室之間，管路上設(shè)置閥門[14]、[15]，機械泵[17]連接到渦輪分子泵上，其特征在于表面分析系統(tǒng)及角閥[20]通過連接管[4]及波紋管[19]及角閥[20]與激活系統(tǒng)相連，激活系統(tǒng)包括激活真空室[2]，連接管[4]兩端分別與法蘭[28]及主真空室連接，中間設(shè)置撥叉[5]和閘板閥[6]，波紋管[19]與渦輪分子泵[18]連接處抽氣管道上設(shè)置三通閥[16]，激活真空室上連接離子升華泵[21]，抽氣管道[31]上設(shè)置閘板閥[22]，光譜響應(yīng)測試儀[3]通過光纖[35]和玻璃棒[36]與激活真空室連接，磁力傳輸桿[1]與激活真空室的法蘭盲口[23]連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所描述的負(fù)電子親和勢光電陰極原位評估裝置，其特征在于激活真空室的上透光玻璃[26]和下透光玻璃[30]內(nèi)凹，并與光纖[35]和玻璃棒[36]連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所描述的負(fù)電子親和勢光電陰極原位評估裝置，其特征在于激活真空室為一水平方向的圓柱腔體，通過圓管[31]與閘板閥[22]與升華泵和離子泵[21]相連接，真空室的左半部分用于樣品的加熱處理，右半部分用于樣品的激活和光譜響應(yīng)測試，帶引線的撥叉[29]用來測光電流和光譜響應(yīng)的單色光電流。
專利摘要本實用新型涉及一種負(fù)電子親和勢光電陰極原位評估裝置。包括表面分析系統(tǒng),其特征在于:表面分析系統(tǒng)通過連接管及波紋管與激活系統(tǒng)相連,激活系統(tǒng)包括激活真空室,連接管兩端分別與法蘭及主真空室連接,中間設(shè)置撥叉和閘板閥,波紋管與渦輪分子泵連接處抽氣管道上設(shè)置三通閥,激活真空室上連接離子升華泵,光譜響應(yīng)測試儀通過光纖和玻璃棒與激活真空室連接。本實用新型實現(xiàn)了對NEA光電陰極的激活、原位光譜響應(yīng)測試、X射線光電子能譜、紫外光電子能譜的原位分析裝置的有機連接,可科學(xué)地分析和評估NEA光電陰極的性能,原位表征更多性能參數(shù),結(jié)構(gòu)緊湊,可節(jié)省時間和實驗費用。
文檔編號G01N23/227GK2497308SQ01237450
公開日2002年6月26日 申請日期2001年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月20日
發(fā)明者常本康, 汪貴華, 富容國, 錢蕓生, 楊偉毅 申請人:南京理工大學(xué)