專利名稱：一種區(qū)分材料二次電子和背散射電子的測試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種區(qū)分材料二次電子和背散射電子的測試裝置，屬于空間應(yīng)用技術(shù) 領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
航天器充放電效應(yīng)可能會產(chǎn)生具有瞬時高壓和強電流特征的電磁脈沖，導(dǎo)致航天 器上的敏感電子元器件損壞及組件誤動作，干擾航天器與地面的通訊，甚至造成航天器飛 行任務(wù)的失敗，因此，急需開發(fā)了航天器帶電分析軟件，評估航天器帶電狀態(tài)，指導(dǎo)航天器 防帶電設(shè)計選材。已開發(fā)的航天器帶電分析軟件都需要輸入所分析材料的相關(guān)參數(shù)，因此帶電軟件 計算結(jié)果的準確度很大程度上依賴于所輸入材料相關(guān)參數(shù)的準確度。二次電子發(fā)射系數(shù)是 決定航天器表面帶電速率和平衡電位的重要材料特征參數(shù)，因此需要建立空間材料二次電 子發(fā)射系數(shù)的數(shù)據(jù)庫，為航天器帶電分析軟件準確計算奠定基礎(chǔ)。二次電子是由于一次電子碰撞材料表面，與材料發(fā)生作用，激發(fā)出的材料自身的 電子，二次電子是的能量在50ev以下的電子。背散射電子是一次電子與材料作用后反射回 來的電子，背散射電子能量在50eV以上。對于航天器表面帶電情況，材料背散射電子的背 散射系數(shù)的影響程度明顯弱于材料二次電子發(fā)射系數(shù)。為了準備地計算出材料表面帶電的 情況，必需有效的區(qū)分材料的二次電子和背散射電子。目前已有的材料二次電子發(fā)射系數(shù) 的測試裝置不能區(qū)分二次電子和背散射電子，對材料二次電子發(fā)射系數(shù)的測試存在誤差。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中已有的材料二次電子發(fā)射系數(shù)的測試裝置不能區(qū)分二次電子和 背散射電子，對材料二次電子發(fā)射系數(shù)的測試存在誤差的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種 區(qū)分材料二次電子和背散射電子的測試裝置，適用于材料二次電子發(fā)射系數(shù)和背散射系數(shù) 的測試。本發(fā)明的技術(shù)方案如下；—種區(qū)分材料二次電子和背散射電子的測試裝置，所述裝置包括光欄，法拉第筒， 電流收集極、絕緣墊、阻滯柵網(wǎng)和樣品臺。其中，光欄位于電子發(fā)射裝置的電子射出口處，光 欄中間有一小孔正對電子射出方向；法拉第筒可以自由移動，對電子進行測量時位于光欄 后方，正對光欄上小孔電子射出處，測量完畢后即撤出所述裝置；電流收集極、絕緣墊和阻 滯柵網(wǎng)共同組成一個中心有一通孔的半圓弧，電流收集極構(gòu)成半圓弧的外側(cè)，阻滯柵網(wǎng)構(gòu) 成半圓弧的內(nèi)側(cè)，絕緣墊分別位于所述通孔的左右兩側(cè)，將左半部分電流收集極和阻滯柵 網(wǎng)連接起來，將右半部分電流收集極和阻滯柵網(wǎng)連接起來；樣品臺位于所述半圓弧的底部 與通孔相對處。其中，光欄上小孔的直徑為1 5mm，控制通過的電子束斑大小，所述電束斑小于 樣品材料的面積；絕緣墊由絕緣材料制成；光欄、電流收集極、阻滯柵網(wǎng)均由金屬材料制成。所述電流收集極、絕緣墊和阻滯柵網(wǎng)共同組成的半圓弧中心的通孔直徑為10 20mmo本發(fā)明一種區(qū)分材料二次電子和背散射電子的測試裝置的工作過程如下電子發(fā)射裝置發(fā)射的電子射出后穿過光欄上的小孔，被位于光欄后方正對光欄上 小孔的法拉第筒收集測量，得到一次電子的電流值；將法拉第筒撤出后，可使一次電子通過 電流收集極、絕緣墊和阻滯柵網(wǎng)共同組成的半圓弧中心的通孔，對放置在樣品臺上的樣品 材料進行輻照；阻滯柵網(wǎng)通過引線外接電源，電流收集極通過弓丨線外接電流計，當阻滯柵網(wǎng) 上電壓為OV時，電流計測得電流收集極上的電流值為二次電子和背散射電子的電流值之 和，當阻滯柵網(wǎng)上的電壓為-50V時，電流計測得電流收集極上的電流為背散射電子的電流 值，用二次電子和背散射電子的電流值之和減去背散射電子的電流值后，得到二次電子的 電流值，將二次電子的電流值與一次電子的電流值進行比較，得到樣品材料的二次電子發(fā) 射系數(shù)，將背散射電子的電流值與一次電子的電流值進行比較，得到樣品材料的背散射系 數(shù)。本發(fā)明一種區(qū)分材料二次電子和背散射電子的測試裝置還具有分析二次電子能 譜和背散射電子能譜的功能，通過調(diào)節(jié)阻滯柵網(wǎng)上的電壓值，即可獲得二次電子和背散射 電子各能量段的電流數(shù)據(jù)，可二次電子的能譜圖和背散射電子的能譜圖。有益效果1.本發(fā)明一種區(qū)分材料二次電子和背散射電子的測試裝置具有區(qū)別材料二次電 子和背散射電子的功能，通過對阻滯柵網(wǎng)上加-50V電壓，即可區(qū)分一次電子與材料作用后 產(chǎn)生的二次電子和背散射電子，解決了現(xiàn)有技術(shù)中已有的材料二次電子發(fā)射系數(shù)的測試裝 置不能區(qū)分二次電子和背散射電子，對材料二次電子發(fā)射系數(shù)的測試存在誤差的缺陷，為 建立空間材料二次電子發(fā)射系數(shù)的數(shù)據(jù)庫提供更為準確的數(shù)據(jù)，為航天器帶電分析軟件的 準確計算奠定了基礎(chǔ)；2.本發(fā)明一種區(qū)分材料二次電子和背散射電子的測試裝置還具有二次電子和背 散射電子能譜分析的功能，通過調(diào)節(jié)阻滯柵網(wǎng)上的電壓值，即可獲得二次電子和背散射電 子各能量段的電流大小，最后獲得二次電子和背散射電子的能譜圖。


圖1為本發(fā)明一種區(qū)分材料二次電子和背散射電子測試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為實施例中用本發(fā)明一種區(qū)分材料二次電子和背散射電子測試裝置測得的 鈦樣品在^eV電子輻照下的二次電子發(fā)射能譜圖。圖中1-電子槍，2-光欄，3-法拉第筒，4-電流收集極，5-絕緣墊，6-阻滯柵網(wǎng)， 7-樣品臺。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式作進一步詳細說明。如圖1所示，一種區(qū)分材料二次電子和背散射電子的測試裝置，所述裝置包括光 欄2，法拉第筒3，電流收集極4、絕緣墊5、阻滯柵網(wǎng)6和樣品臺7。其中，光欄2位于電子槍1的電子射出處，光欄2中間有一小孔正對電子射出方向；法拉第筒3可以自由移動，對電 子進行測量時位于光欄2后方，正對光欄2上小孔電子射出處，測量完畢后即通過氣壓閥撤 出所述裝置；電流收集極4、絕緣墊5和阻滯柵6網(wǎng)共同組成一個中心有一通孔的半圓弧， 電流收集極4構(gòu)成半圓弧的外側(cè)，阻滯柵網(wǎng)6構(gòu)成半圓弧的內(nèi)側(cè)，絕緣墊5分別位于所述通 孔的左右兩側(cè)，將左半部分電流收集極4和阻滯柵網(wǎng)6連接起來，將右半部分電流收集極4 和阻滯柵網(wǎng)6連接起來；樣品臺7位于所述半圓弧的底部與通孔相對處。其中，所述光欄2上小孔的直徑為2mm，使用樣品材料為直徑為30mm，厚度為5mm 的鈦，法拉第筒3為椎體設(shè)計，徑向比為1 3，所述電流收集極4、絕緣墊5和阻滯柵網(wǎng)6 共同組成的半圓弧中心的通孔直徑為20mm ；絕緣墊5由絕緣材料制成；光欄2由不銹鋼材 料制成、電流收集極4和阻滯柵網(wǎng)6均由銅制成。所述裝置的工作過程如下電子槍1的射出的電子為一次電子，能量為^eV,電子射出后穿過光欄2上的小 孔，被位于光欄2后方正對光欄2上小孔的法拉第筒3收集測量，得到一次電子的電流值 為30nA，然后通過氣壓閥將法拉第筒3撤出；拉第筒3撤出后一次電子可通過電流收集極 4、絕緣墊5和阻滯柵網(wǎng)6共同組成的半圓弧中心的通孔，對放置在樣品臺7上的鈦樣品進 行輻照；阻滯柵網(wǎng)6通過引線外接電源，電流收集極4通過引線外接電流計，當阻滯柵網(wǎng)6 上電壓為OV時，電流計測得電流收集極4上的電流值為54. 6nA,是二次電子和背散射電子 的電流值之和，當阻滯柵網(wǎng)6上的電壓為-50V時，電流計測得電流收集極4上的電流值為 10. 3nA，是背散射電子的電流值，用二次電子和背散射電子的電流值之和減去背散射電子 的電流值后，得到二次電子的電流值為44. 3nA，將二次電子的電流值與一次電子的電流值 進行比較，得到樣品材料的二次電子發(fā)射系數(shù)為1.48，將背散射電子的電流值與一次電子 的電流值進行比較，得到樣品材料的背散射系數(shù)為0. 34。調(diào)節(jié)阻滯柵網(wǎng)6上的電壓值，每次電壓調(diào)節(jié)值為0. 5V，電流收集極4可獲得二次電 子各能量段的電流值數(shù)據(jù)，可得到二次電子的能譜圖，如圖2所示。本發(fā)明包括但不限于以上實施例，凡是在本發(fā)明的精神和原則之下進行的任何等 同替換或局部改進，都將視為在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種區(qū)分材料二次電子和背散射電子的測試裝置，其特征在于所述裝置包括光欄 O)，法拉第筒⑶，電流收集極⑷、絕緣墊(5)、阻滯柵網(wǎng)(6)和樣品臺(7)；其中，光欄(2) 位于電子發(fā)射裝置的電子射出口處，光欄O)中間有一小孔正對電子射出方向；法拉第筒 (3)可以自由移動，對電子進行測量時位于光欄( 后方，正對光欄( 上小孔電子射出處， 測量完畢后即撤出所述裝置；電流收集極G)、絕緣墊( 和阻滯柵網(wǎng)(6)共同組成一個中 心有一通孔的半圓弧，電流收集極(4)構(gòu)成半圓弧的外側(cè)，阻滯柵網(wǎng)(6)構(gòu)成半圓弧的內(nèi) 側(cè)，絕緣墊( 分別位于所述通孔的左右兩側(cè)，將左半部分電流收集極(4)和阻滯柵網(wǎng)(6) 連接起來，將右半部分電流收集極(4)和阻滯柵網(wǎng)(6)連接起來；樣品臺(7)位于所述半圓 弧的底部與通孔相對處；其中，光欄⑵上小孔的直徑為1 5mm，控制通過的電子束斑大小，所述電束斑小于樣 品材料的面積；絕緣墊(5)由絕緣材料制成；光欄O)、電流收集極G)、阻滯柵網(wǎng)(6)均由 金屬材料制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種區(qū)分材料二次電子和背散射電子的測試裝置，其特征在 于所述電流收集極G)、絕緣墊( 和阻滯柵網(wǎng)(6)共同組成的半圓弧中心的通孔直徑為 10 20mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種區(qū)分材料二次電子和背散射電子的測試裝置，其特 征在于所述裝置具有分析二次電子能譜和背散射電子能譜的功能。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種區(qū)分材料二次電子和背散射電子的測試裝置，屬于空間應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。所述裝置包括光欄，法拉第筒，電流收集極、絕緣墊、阻滯柵網(wǎng)和樣品臺；光欄位于電子發(fā)射裝置的電子射出口，光欄中間有一小孔；法拉第筒可以自由移動，測量電子時位于光欄后方，測量完畢后即撤出所述裝置；電流收集極、絕緣墊和阻滯柵網(wǎng)組成中心有一通孔的半圓弧，阻滯柵網(wǎng)和電流收集極分別為半圓弧的內(nèi)、外側(cè)，絕緣墊分別位于所述通孔的左右兩側(cè)，將左、右部分電流收集極和阻滯柵網(wǎng)分別連接起來；樣品臺位于所述半圓弧底部與通孔相對處。所述裝置可區(qū)分一次電子與材料作用后產(chǎn)生的二次電子和背散射電子，還有分析二次電子和背散射電子能譜的功能。
文檔編號G01N23/203GK102109477SQ201010617890
公開日2011年6月29日 申請日期2010年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月31日
發(fā)明者李存惠, 柳青, 陳益峰 申請人:中國航天科技集團公司第五研究院第五一○研究所