專利名稱：二次電子發(fā)射角分布的測試系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于真空計量技術領域，具體涉及一種二次電子發(fā)射角分布的測試系統(tǒng)。
背景技術：
材料的二次電子發(fā)射特性在工業(yè)生產和科學研究中起著重要作用。在航天器表面充放電過程中，表面材料二次電子發(fā)射特性決定了其充電速率和平衡電位，是影響航天器表面充放電效應的重要參數；同時材料二次電子發(fā)射特性對于高壓電子管的局部帶電效應，超高頻管二次電子共振效應和微波部件微放電效應等研究具有重要意義。
材料二次電子角分布是二次電子發(fā)射特性的重要特征參數，通過分析材料二次電子發(fā)射角分布分布特性，可以有效研究材料二次電子發(fā)射的物理機制，為航天器充放電效應等研究工作的開展奠定基礎。文獻“Shaoru Garner, Spatial Distribution of ElectronStimulated Electron Desorption from a Metal Surface, ” 提出米用位置靈敏探測器(MCP)測試材料的二次電子發(fā)射角分布，位置靈敏探測器的基本原理是在半導體探測器的背面做上一層高阻層，并在該層的兩端加上高電壓，同時一端接地，另一端接電荷靈敏放大器，從該端輸出信號的幅度反應出探測粒子的位置信息。這種方法的不足之處在于位置靈敏探測器加工工藝不易實現，物理結構和電子學系統(tǒng)復雜，制作成本較高，同時信號處理需要使用前置放大器和主放大器等多級放大器，容易弓I入較大噪聲，從而對測試數據的準確性產生較大影響。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是克服現有技術的不足之處，提供一種二次電子發(fā)射角分布的測試系統(tǒng)及方法，適用于材料二次電子特性系數測試過程中二次電子角分布的測試。本發(fā)明的技術方案是一種二次電子發(fā)射角分布的測試系統(tǒng)，其特征是，它包括電子槍、法拉第筒、升降裝置、二次電子收集環(huán)、絕緣環(huán)、樣品架、靜電計以及真空系統(tǒng)；所述電子槍、法拉第筒、升降裝置、二次電子收集環(huán)、絕緣環(huán)與樣品架安裝在所述真空系統(tǒng)內部；所述靜電計安裝在所述真空系統(tǒng)外部；所述電子槍用于產生二次電子；所述法拉第筒安裝在所述升降裝置上；所述樣品架用于放置測試樣品，使得所述電子槍所產生二次電子入射電子束水平直射所述測試樣品；所述二次電子收集環(huán)的數量為兩個或兩個以上，所述二次電子收集環(huán)的形狀為圓環(huán)，其放置在所述電子槍與所述樣品架之間，并以所述電子槍所產生二次電子入射電子束為軸心；所述二次電子收集環(huán)的材料采用銅；所述絕緣環(huán)套接在相鄰的所述二次電子收集環(huán)之間；所述靜電計的數量為三個或三個以上，分別與所述法拉第筒以及不同的所述二次電子收集環(huán)連接；
一種二次電子發(fā)射角分布的測試系統(tǒng)的工作過程為A.將測試樣品放置于所述樣品架上；B.將所述真空系統(tǒng)抽真空，將真空度保持在8 X 10_4Pa ；C.利用所述升降裝置將所述法拉第筒的位置調整到所述電子槍所產生二次電子入射電子束的水平位置；D.設定二次電子能量值并開啟所述電子槍，利用所述法拉第筒測試二次電子入射電子束的強度，并利用與所述法拉第筒連接的靜電計，讀取二次電子入射電子束的電流強度；E.重復步驟D，改變設定的二次電子能量值，使得靜電計讀取二次電子入射電子束的電流強度符合測試要求；F.利用所述升降裝置將所述法拉第筒的位置升起，使得所述電子槍所產生二次電子入射電子束穿過所述二次電子收集環(huán)輻射到測試樣品上；G.利用與所述二次電子收集環(huán)連接的靜電計讀取在不同測試角度下，二次電子入射電子束的電流強度。有益效果1)本發(fā)明中利用不同測試角度的二次電子收集環(huán)相組合，獲得二次電子發(fā)射的角分布的測試方法，具有物理結構簡單，制作成本較低、便于實現等優(yōu)點。2)本發(fā)明中電子學系統(tǒng)僅包括連接電纜和靜電計，具有較強的抗干擾性。3) 二次電子收集環(huán)的材料采用銅，具有較好的導電性能和較低的二次電子發(fā)射系數，提高測試效率。


圖I為本發(fā)明測試系統(tǒng)連接示意圖；圖2為本發(fā)明中不同測試角度二次電子收集極組合結構圖示意圖。其中，I-電子槍、2-法拉第筒、3升降裝置、4 二次電子收集環(huán)、8-絕緣環(huán)、9_樣品架、11-真空系統(tǒng)。
具體實施例方式參見附圖1，一種二次電子發(fā)射角分布的測試系統(tǒng)，它包括電子槍I、法拉第筒2、升降裝置3、二次電子收集環(huán)、絕緣環(huán)8、樣品架9、靜電計以及真空系統(tǒng)11 ；所述電子槍I、法拉第筒2、升降裝置3、二次電子收集環(huán)、絕緣環(huán)8與樣品架9安裝在所述真空系統(tǒng)11內部；所述靜電計安裝在所述真空系統(tǒng)11外部；所述電子槍I用于產生二次電子；所述法拉第筒2安裝在所述升降裝置3上；所述樣品架9用于放置測試樣品，使得所述電子槍I所產生二次電子入射電子束水平直射所述測試樣品；所述二次電子收集環(huán)的數量為4個，所述二次電子收集環(huán)的形狀為圓環(huán)，其放置在所述電子槍I與所述樣品架9之間，并以所述電子槍I所產生二次電子入射電子束為軸心；所述二次電子收集環(huán)的材料采用銅；所述二次電子收集環(huán)其距離所述樣品架9的水平距離為30mm，4個直徑不同的所述二次電子收集環(huán)分別為二次電子收集環(huán)A、二次電子收集環(huán)B、二次電子收集環(huán)C、二次電子收集環(huán)D，它們以所述電子槍I所產生二次電子入射電子束為軸心依次套接在一起，之間利用3個所述絕緣環(huán)8隔開；所述二次電子收集環(huán)A套接在最內側，其內徑到二次電子入射電子束的垂直距離為5_;所述二次電子收集環(huán)D套接在最外側，其外徑到所述測試樣品中心的夾角角度為測試角度4，所述測試角度4的范圍是40° -50°，所述二次電子收集環(huán)D的外徑大小為50mm，所述二次電子收集環(huán)C外徑到所述測試樣品中心的夾角角度為測試角度3，所述測試角度3的范圍是30° -40°，所述二次電子收集環(huán)B外徑到所述測試樣品中心的夾角角度為測試角度2，所述測試角度3的范圍是20° -30°，所述二次電子收集環(huán)A外徑到所述測試樣品中心的夾角角度為測試角度1，所述測試角度I的范圍是9. 5° -20° ；所述絕緣環(huán)8套接在相鄰的所述二次電子收集環(huán)之間；所述靜電計的數量為4個，分別與所述法拉第筒2以及不同的所述二次電子收集 環(huán)連接；所述絕緣環(huán)8與所述二次電子收集環(huán)的厚度均為2_。一種二次電子發(fā)射角分布的測試系統(tǒng)的工作過程為A.將測試樣品放置于所述樣品架9上；B.將所述真空系統(tǒng)11抽真空，將真空度保持在8X 10_4Pa ；C.利用所述升降裝置3將所述法拉第筒2的位置調整到所述電子槍I所產生二次電子入射電子束的水平位置；D.設定二次電子能量值并開啟所述電子槍1，利用所述法拉第筒2測試二次電子入射電子束的強度，并利用與所述法拉第筒2連接的靜電計，讀取二次電子入射電子束的電流強度；E.重復步驟D，改變設定的二次電子能量值，使得靜電計讀取二次電子入射電子束的電流強度符合測試要求；F.利用所述升降裝置3將所述法拉第筒2的位置升起，使得所述電子槍I所產生二次電子入射電子束穿過所述二次電子收集環(huán)輻射到測試樣品上；G.利用與所述二次電子收集環(huán)連接的靜電計讀取在不同測試角度下，二次電子入射電子束的電流強度。
權利要求
1.一種二次電子發(fā)射角分布的測試系統(tǒng)，其特征是，它包括電子槍(I)、法拉第筒(2)、升降裝置(3)、二次電子收集環(huán)、絕緣環(huán)(8)、樣品架(9)、靜電計以及真空系統(tǒng)(11); 所述電子槍(I)、法拉第筒(2)、升降裝置(3)、二次電子收集環(huán)、絕緣環(huán)(8)與樣品架(9)安裝在所述真空系統(tǒng)(11)內部；所述靜電計安裝在所述真空系統(tǒng)(11)外部； 所述電子槍(I)用于產生二次電子； 所述法拉第筒(2)安裝在所述升降裝置(3)上； 所述樣品架(9)用于放置測試樣品，使得所述電子槍(I)所產生二次電子入射電子束水平直射所述測試樣品； 所述二次電子收集環(huán)的數量為兩個或兩個以上，所述二次電子收集環(huán)的形狀為圓環(huán)，其放置在所述電子槍(I)與所述樣品架(9)之間，并以所述電子槍(I)所產生二次電子入射電子束為軸心；所述二次電子收集環(huán)的材料采用銅； 所述絕緣環(huán)(8)套接在相鄰的所述二次電子收集環(huán)之間； 所述靜電計的數量為三個或三個以上，分別與所述法拉第筒(2)以及不同的所述二次電子收集環(huán)連接； 一種二次電子發(fā)射角分布的測試系統(tǒng)的工作過程為 A.將測試樣品放置于所述樣品架(9)上； B.將所述真空系統(tǒng)(11)抽真空，將真空度保持在8X 10_4Pa ； C.利用所述升降裝置(3)將所述法拉第筒(2)的位置調整到所述電子槍(I)所產生二次電子入射電子束的水平位置； D.設定二次電子能量值并開啟所述電子槍(1)，利用所述法拉第筒(2)測試二次電子入射電子束的強度，并利用與所述法拉第筒(2)連接的靜電計，讀取二次電子入射電子束的電流強度； E.重復步驟D，改變設定的二次電子能量值，使得靜電計讀取二次電子入射電子束的電流強度符合測試要求； F.利用所述升降裝置(3)將所述法拉第筒(2)的位置升起，使得所述電子槍(I)所產生二次電子入射電子束穿過所述二次電子收集環(huán)輻射到測試樣品上； G.利用與所述二次電子收集環(huán)連接的靜電計讀取在不同測試角度下，二次電子入射電子束的電流強度。
2.如權利要求I所述的一種二次電子發(fā)射角分布的測試系統(tǒng)，其特征是，所述二次電子收集環(huán)的數量共有4個，其距離所述樣品架(9)的水平距離為30mm，4個直徑不同的所述二次電子收集環(huán)分別為二次電子收集環(huán)A、二次電子收集環(huán)B、二次電子收集環(huán)C、二次電子收集環(huán)D，它們以所述電子槍(I)所產生二次電子入射電子束為軸心依次套接在一起，之間利用3個所述絕緣環(huán)(8)隔開；所述二次電子收集環(huán)A套接在最內側，其內徑到二次電子入射電子束的垂直距離為5mm ;所述二次電子收集環(huán)D套接在最外側，其外徑到所述測試樣品中心的夾角角度為測試角度4，所述測試角度4的范圍是40° -50°，所述二次電子收集環(huán)D的外徑大小為50mm，所述二次電子收集環(huán)C外徑到所述測試樣品中心的夾角角度為測試角度3，所述測試角度3的范圍是30° -40°，所述二次電子收集環(huán)B外徑到所述測試樣品中心的夾角角度為測試角度2，所述測試角度3的范圍是20° -30°，所述二次電子收集環(huán)A外徑到所述測試樣品中心的夾角角度為測試角度1，所述測試角度I的范圍是,9.5。-20。。
3.如權利要求I或2所述的一種二次電子發(fā)射角分布的測試系統(tǒng)，其特征是，所述絕緣環(huán)(8)與所述二次電子收集環(huán)的厚度均為2mm。
全文摘要
本發(fā)明屬于真空計量技術領域，具體涉及一種二次電子發(fā)射角分布的測試系統(tǒng)。一種二次電子發(fā)射角分布的測試系統(tǒng)，其特征是，它包括電子槍(1)、法拉第筒(2)、升降裝置(3)、二次電子收集環(huán)、絕緣環(huán)(8)、樣品架(9)、靜電計以及真空系統(tǒng)(11)；電子槍(1)、法拉第筒(2)、升降裝置(3)、二次電子收集環(huán)、絕緣環(huán)(8)與樣品架(9)安裝在真空系統(tǒng)(11)內部；靜電計安裝在真空系統(tǒng)(11)外部；本發(fā)明具有物理結構簡單，制作成本較低、便于實現和較強的抗干擾性等優(yōu)點，適用于材料二次電子特性系數測試過程中二次電子角分布的測試。
文檔編號G01N23/225GK102967615SQ20121046182
公開日2013年3月13日 申請日期2012年11月16日 優(yōu)先權日2012年11月16日
發(fā)明者陳益峰, 李存惠, 李得天, 秦曉剛, 楊生勝, 史亮, 王俊, 柳青, 湯道坦 申請人:中國航天科技集團公司第五研究院第五一〇研究所