本發(fā)明屬于材料測試的設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種場致電子發(fā)射測試裝置。

背景技術(shù)：

場致電子發(fā)射材料在場發(fā)射平板顯示器，毫米微米波器件，傳感器等的研究中占有重要地位，顯示了良好的應(yīng)用前景。在場發(fā)射材料的研究中，場致電子發(fā)射的測試技術(shù)尤為重要。

對于場致發(fā)射材料而言，環(huán)境氣氛，尤其是系統(tǒng)真空度是影響發(fā)射性能的重要因素之一。當(dāng)高速電子與氣體分子碰撞時,氣體分子發(fā)生離化，電離出正負(fù)離子。電離出的正離子在電場力作用下以一定能量轟擊場發(fā)射材料表面，使發(fā)射尖端逐漸損毀，影響發(fā)射穩(wěn)定性；而電離出的負(fù)離子在電場力的作用下向陽極運動，相對無空氣離化時負(fù)電荷數(shù)增加，導(dǎo)致測試數(shù)據(jù)偏差大，因此場致發(fā)射測試時對系統(tǒng)真空度的要求苛刻。由于普通的測試系統(tǒng)無法達(dá)到這樣高的真空度，目前場發(fā)射測試裝置通常由一個樣品室配備一套獨立的真空系統(tǒng)組成，占用空間大，試驗成本高。并且，現(xiàn)有的場發(fā)射測試裝置通常每次只能測試一個樣品，如果要完成多個樣品的測試，則需要多次重復(fù)“充氣（破壞真空）→安裝樣品→抽真空→測試”的步驟。操作過程比較繁雜，測試效率低。此外，現(xiàn)有的場發(fā)射測試設(shè)備陽極固定、不易更換，不能滿足不同測試要求、不同尺寸樣品的場致發(fā)射測試。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種場致發(fā)射測試裝置，它為一個獨立的測試系統(tǒng)，可以通過管道連接到實驗室現(xiàn)有的真空設(shè)備上，不需要配備獨立的真空系統(tǒng)；并且在真空腔室設(shè)置了多個樣品測試平臺，通過設(shè)計控制器結(jié)構(gòu)，可以有效調(diào)節(jié)陽極位置，實現(xiàn)一個陽極對應(yīng)測試多個陰極樣品，在不破壞真空的情況下實現(xiàn)對多個樣品進(jìn)行測試；通過結(jié)構(gòu)設(shè)計陽極夾具，方便更換陽極，以期滿足多種陰極樣品的測試要求，例如薄膜樣品和針尖樣品，從而達(dá)到降低成本、節(jié)省空間、操作方法簡單的要求。

本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種場致電子發(fā)射測試裝置，包括真空腔室、真空連接機(jī)構(gòu)、陽極部分和陰極部分；

所述真空腔室為圓筒型，頂部中心設(shè)置有法蘭，側(cè)壁設(shè)置有第一連接口，所述第一連接口與真空連接機(jī)構(gòu)連接，所述真空腔室的側(cè)壁靠近底部位置設(shè)置有若干觀察窗；

所述陽極部分設(shè)置在真空腔室的上部，包括操作桿、控制器和陽極，所述操作桿安裝在真空腔室頂部法蘭中心，所述控制器安裝在操作桿上位于真空腔室的外側(cè)，所述陽極連接在操作桿的下端；

所述陰極部分包括繞真空腔室底部中心圓周設(shè)置的若干樣品臺、與樣品臺一一對應(yīng)連接的接線柱，所述樣品臺之間設(shè)置有絕緣擋板進(jìn)行分隔，所述接線柱穿過真空腔室底部并與外部導(dǎo)線連接，所述樣品臺包括固定支座和樣品架，所述樣品臺與真空腔室側(cè)壁的觀察窗位置相對應(yīng)。

進(jìn)一步的，所述真空連接機(jī)構(gòu)為一個真空四通管，其中一個端口連接所述真空腔室的第一連接口，其余端口分別連接真空閥門，真空計和真空波紋管。

作為優(yōu)選，所述操作桿包括第一豎桿、第一橫桿和第二豎桿，所述第一豎桿安裝在法蘭中心，所述第二豎桿的軸心在所述樣品臺中心所在圓周的豎直面上，所述陽極固定在第二豎桿的底端。

為了更好的實施本發(fā)明，所述樣品臺的固定支座上有兩個定位銷，所述樣品架底面有兩個定位孔，固定支座的定位銷與樣品架的定位孔位置對應(yīng)并能緊密配合連接，所述樣品架采用絕緣材料，所述樣品架上表面設(shè)置有銅片，所述銅片通過緊固螺釘連接在樣品架上。

更進(jìn)一步的，所述操作桿末端設(shè)有螺紋，所述陽極通過螺紋與操作桿連接，所述陽極的幾何中心與樣品臺中心共軸；所述控制器控制操作桿進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和上下移動。

本發(fā)明較現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點及有益效果：

1、本發(fā)明是一個獨立的真空腔室，使用時只需將其與實驗室現(xiàn)有真空設(shè)備（如磁控濺射或者真空熔煉爐等）連接，即可獲得場致發(fā)射測試的所需真空，不需要配備單獨的真空系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有場發(fā)射測試設(shè)備投入成本高的問題。

2、本發(fā)明是通過在陰極部分上設(shè)置多個樣品臺來實現(xiàn)打開一次腔體安裝和測試多個樣品，解決了現(xiàn)有樣品測試效率低下的問題。

3、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、操作使用方便、構(gòu)思巧妙，能夠有效地解決現(xiàn)有技術(shù)中設(shè)備投入成本高、樣品測試效率低等問題，很好地解決了現(xiàn)有技術(shù)的不足，為材料的場致發(fā)射性能研究提供條件，同時節(jié)約成本，提高效率。

附圖說明

圖1本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2本發(fā)明的真空連接機(jī)構(gòu)示意圖；

圖3本發(fā)明的A-A斷面俯視圖；

圖4本發(fā)明的樣品臺結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。

實施例

如圖1、圖2、圖3所示，一種場致電子發(fā)射測試裝置，包括真空腔室1、真空連接機(jī)構(gòu)4、陽極部分和陰極部分；所述真空腔室1為圓筒型，頂部中心設(shè)置有法蘭3，側(cè)壁設(shè)置有第一連接口12，所述第一連接口12與真空連接機(jī)構(gòu)4連接，所述真空腔室1的側(cè)壁靠近底部位置設(shè)置有若干觀察窗11；所述陽極部分設(shè)置在真空腔室1的上部，包括操作桿5、控制器2和陽極7，所述操作桿5安裝在法蘭3中心，所述控制器2安裝在操作桿5上位于真空腔室1的外側(cè)，所述陽極7連接在操作桿5的下端；所述陰極部分包括繞真空腔室1底部中心圓周設(shè)置的若干樣品臺8、與樣品臺8一一對應(yīng)連接的接線柱10，所述樣品臺8之間設(shè)置有絕緣擋板6進(jìn)行分隔，所述接線柱10穿過真空腔室1底部并與外部導(dǎo)線連接，所述樣品臺8包括固定支座81和樣品架82，所述樣品臺8與真空腔室1側(cè)壁的觀察窗11位置相對應(yīng)。

進(jìn)一步的，所述真空連接機(jī)構(gòu)4為一個真空四通管，其中一個端口401連接所述真空腔室1的第一連接口12，端口402連接真空閥門，端口403連接真空計，端口404連接真空波紋管13。

作為優(yōu)選，所述操作桿5包括第一豎桿501、第一橫桿502和第二豎桿503，所述第一豎桿501安裝在法蘭3中心，所述第二豎桿503的軸心在所述樣品臺8中心所在圓周的豎直面上，所述陽極7固定在第二豎桿503的底端。

為了更好的實施本發(fā)明，所述樣品臺8的固定支座81上有兩個定位銷811，所述樣品架82底面有兩個定位孔821，固定支座81的定位銷811與樣品架82的定位孔821位置對應(yīng)并能緊密配合連接，所述樣品架82采用絕緣材料，所述樣品架82上表面設(shè)置有銅片822，所述銅片822通過緊固螺釘823連接在樣品架82上。

更進(jìn)一步的，所述操作桿5末端設(shè)有螺紋，所述陽極7通過螺紋與操作桿5連接，所述陽極7的幾何中心與樣品臺8中心共軸；所述控制器2控制操作桿5進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和上下移動。

測試前，根據(jù)樣品9尺寸和測試要求，選擇特定導(dǎo)電陽極和絕緣膜一體化后組成陽極7，將陽極7安裝到操作桿5末端；

在使用本發(fā)明專利裝置進(jìn)行測試時：

首先將連接真空連接機(jī)構(gòu)4的端口401連接真空腔室1的第一連接口12，將真空閥門、真空計、真空波紋管13分別連接到真空連接機(jī)構(gòu)4的端口402、端口403、端口404上，將真空波紋管13的另一端連接到實驗室現(xiàn)有真空設(shè)備的接口上，可采用法蘭或者卡套等連接方式；

取出樣品架82，將待測樣品9安裝在場致電子發(fā)射測試裝置陰極部分的樣品架82上，將銅片822壓到樣品9上并擰緊緊固螺釘823，然后把樣品架82安裝到固定支架81上，樣品架82上的定位孔821與固定支架81上的定位銷811對正；

打開真空閥門，啟動真空系統(tǒng)將真空腔室1內(nèi)的氣體抽出，通過真空連接機(jī)構(gòu)4的端口403連接的真空計來實時監(jiān)控真空腔室1的真空狀態(tài)，使真空腔室1內(nèi)達(dá)到測試真空度要求（例如10^-4Pa）；

通過控制器2旋轉(zhuǎn)操作桿5，使操作桿5下端的陽極7正對樣品9，然后通過控制器2控制操縱桿5使陽極7向下移動，通過觀察窗11觀察陽極7的位置，直至陽極7放置在樣品9上；

電學(xué)測量儀的兩端通過導(dǎo)線分別連接待測樣品9所在樣品臺所連接的接線柱10和陽極7，此時測試回路已經(jīng)形成，通過電學(xué)測量儀完成場致電子發(fā)射測試；

測試完該樣品后，通過控制器2控制操縱桿5使陽極7向上移動，然后控制操作桿5旋轉(zhuǎn)，使陽極7對準(zhǔn)下一個待測陰極樣品9，重復(fù)上述步驟，最終完成全部樣品的測試。

本發(fā)明為一獨立的測試裝置，可任意與其他真空設(shè)備連接，不需要配備單獨的真空系統(tǒng)，可以通過改變場致電子發(fā)射測試裝置中陽極7的尺寸和樣品臺8的數(shù)量實現(xiàn)多種尺寸、多個樣品的測試要求。陰極樣品9為薄膜時，或者測試發(fā)射均勻性能等，陽極7可選用透明導(dǎo)電薄膜（例如ITO薄膜等）；樣品尺寸較小（面積小于0.5mm2）時，陽極7可選用良導(dǎo)體材料（例如金屬銅等）。只需將陽極7加工成與操作桿5末端螺紋配套的尺寸，然后安裝在操作桿5末端就可實現(xiàn)測試多種尺寸樣品和滿足測試要求。

要說明的是，以上所述實施例是對本發(fā)明技術(shù)方案的說明而非限制，所屬技術(shù)領(lǐng)域普通技術(shù)人員的等同替換或者根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)而做的其它修改，只要沒超出本發(fā)明技術(shù)方案的思路和范圍，均應(yīng)包含在本發(fā)明所要求的權(quán)利范圍之內(nèi)。