專利名稱:一種連續(xù)能譜電子源的制造裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種連續(xù)能譜電子源的制造裝置，屬于空間應用技術(shù)領(lǐng)域：
。
背景技術(shù)：
地球同步軌道(GEO)空間等離子體環(huán)境會對飛行器表面材料充電，從而引起空間靜電放電(SESD)，造成敏感電子系統(tǒng)的干擾以及非指令性開關(guān)等事件。而鑒定空間材料帶電效應的最有效的方法就是地面模擬空間實際環(huán)境，進行地面模擬試驗對衛(wèi)星空間使用材料進行評價。
GEO存在的是連續(xù)能譜的電子環(huán)境，而地面模擬試驗中使用的多是單能電子槍。在軌數(shù)據(jù)表明:采用單能電子槍的模擬試驗與真實在軌的監(jiān)測數(shù)據(jù)存在著較大的差別。例如，SCATHA衛(wèi)星和DSP衛(wèi)星的在軌數(shù)據(jù)表明，實際空間靜電放電的發(fā)生時間和地面模擬試驗并不一致。文獻“Electron-beam-charged dieIectrics-1nternal charge distribution”石開究表明，其主要是由于入射電子能譜不同，材料內(nèi)部的電場強度存在差別導致了地面試驗和空間在軌實際情況的差別。當一束能量為數(shù)十keV的單能電子束照射到金屬靶時，將會有20% 30%的電子被散射，剩下的部分電子將穿透金屬或停留在金屬內(nèi)不同的位置。如果金屬的厚度足夠薄，部分電子將完全穿透金屬并產(chǎn)生能量衰減。因此，利用這個現(xiàn)象可將單能電子束變成連續(xù)能譜的電子束。因此，為了準確評價帶電效應，有必要發(fā)展一種更接近空間實際環(huán)境的、連續(xù)能譜的電子源。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種連續(xù)能譜電子源的制造裝置，具體為在電子槍下施加一個電子束散射薄膜，電子槍產(chǎn)生的電子在穿過薄膜后發(fā)生散射和能量損失過程，將單能電子束變?yōu)檫B續(xù)能譜的電子束。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種連續(xù)能譜電子源的制造裝置，所述裝置為在電子槍下施加一個圓形的電子束散射薄膜，薄膜一面鍍有同心銀環(huán)，另一面鍍有鋁層，電子槍發(fā)射端與薄膜鍍有同心銀環(huán)的一面相對，所述薄膜為聚酰亞胺(Kapton)薄膜。
優(yōu)選所述同心銀環(huán)為一層或一層以上，在同一個銀環(huán)的不同層之間，寬度從下往上依次遞減。
優(yōu)選在鋁盤上開設(shè)通孔，在通孔中安裝所述電子束散射薄膜，并將鋁盤安裝在單能電子槍的外加速柵極正下方，電子槍發(fā)射端與同心銀環(huán)的中心相對，同時將鋁盤接地。
優(yōu)選所述鋁盤上開設(shè)通孔的直徑為50mm，所述電子槍發(fā)射端到電子束散射薄膜的距離為50_。
優(yōu)選所述Kapton薄膜直徑為50mm,厚7.5μ ηι;招層厚IOOnm ;所述同心銀環(huán)寬10mm，厚0.2μπι，相鄰兩同心銀環(huán)之間的距離為1mm，與薄膜相接觸的同心銀環(huán)寬度為IOmm0[0011]優(yōu)選所述電子槍包括正電極、負電極、燈絲、陶瓷環(huán)、加速極和球面金屬網(wǎng)；其中，正負電極位于電子槍頂部，并在正負電極之間安裝燈絲；通過陶瓷環(huán)將連有燈絲的正負電極與加速極固定連接，加速極下方固定球面金屬網(wǎng)，使燈絲發(fā)射的電子束依次通過陶瓷環(huán)、加速極和球面金屬網(wǎng)后射出；
優(yōu)選所述電子槍輻射的電子束能量為O 50KeV，束流密度為InA/cm2 20 μ A/cm2 ；
實際使用時，將裝有所述電子束散射薄膜的鋁盤和電子槍安裝在真空室內(nèi)，通過導線將鋁盤接地；給真空室抽真空至10_4Pa，開啟電子槍，使電子槍發(fā)射單能電子束，所述單能電子束穿過電子束散射薄膜后，得到具有連續(xù)能譜的電子束。
有益效果
本發(fā)明提供了一種連續(xù)能譜電子源的制造方法，將電子槍發(fā)射的單能電子束能譜變?yōu)榫哂羞B續(xù)能譜的電子束，能夠比較真實的模擬空間電子環(huán)境，適用于衛(wèi)星表面充放電實驗的使用。


圖1為本發(fā)明所述的電子束散射薄膜和電子槍的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為電子束散射薄膜的俯視圖。
圖3為電子束散射薄膜的剖面圖。
圖4為實施例得到的電子槍的能量與電流密度的關(guān)系曲線圖。
其中，1-正電極、2-負 電極、3-燈絲、4-陶瓷環(huán)、5-加速極、6_球面金屬網(wǎng)、7_裝有電子束散射薄膜的鋁盤、8-同心銀環(huán)、9-Kapton薄膜。
具體實施方式
如圖1所示的一種連續(xù)能譜電子源的制造裝置，所述裝置為在電子槍下施加一個電子束散射薄膜，所述薄膜為一面鍍有鋁層，另一面鍍有同心銀環(huán)8的Kapton薄膜9 ;
所述Kapton薄膜9直徑為50mm,厚7.5 μ m ;招層厚IOOnm ;所述同心銀環(huán)寬IOmm,厚0.2 μ m,相鄰兩同心銀環(huán)8之間的距離為Imm ；
所述同心銀環(huán)8為一層或一層以上，在同一銀環(huán)的不同層之間，寬度從下往上依次遞減，最下面一層的同心銀環(huán)寬度為IOmm ；
在一塊300 X 300mm的鋁盤上開一個直徑為50mm的孔，在孔上安裝所述電子束散射薄膜，并將鋁盤安裝在單能電子槍的外加速柵極正下方，同時將鋁盤接地。
所述電子槍包括正電極1、負電極2、燈絲3、陶瓷環(huán)4、加速極5和球面金屬網(wǎng)6 ；其中，正負電極位于電子槍頂部，并在正負電極之間安裝燈絲3 ;通過陶瓷環(huán)4將連有燈絲3的正負電極與加速極5固定連接，加速極5下方固定球面金屬網(wǎng)6，使燈絲3發(fā)射的電子束依次通過陶瓷環(huán)4、加速極5和球面金屬網(wǎng)6后射出；電子槍發(fā)射端到電子束散射薄膜的距離為50mm。
所述裝置的裝配過程如下:
單能電子槍制作:電子槍制作材料為黃銅，分上下兩部分。上部分為電子槍陰極，圓柱形結(jié)構(gòu)，中空，內(nèi)部放置電子槍燈絲3，燈絲3 —端與陰極連接，另一端為輔助極，通過陶瓷環(huán)4從陰極連出并與陰極絕緣。陰極下底開口，使燈絲3發(fā)射的電子流可以從中間的開口處射出。電子槍下部為環(huán)狀結(jié)構(gòu)的加速極5，加速極5下部接球面金屬網(wǎng)6。電子槍上下兩部分通過陶瓷環(huán)4連接。使用過程中，給電子槍的加速柵極施加O 50KeV的高壓，并且保持發(fā)射的單能電子束的束流密度范圍為InA/cm2 20 μ A/cm2。
散射薄膜制作:在一塊300X300mm鋁盤上開一個50mm直徑的孔，在孔上安裝
7.5 μ m厚的鍍銀Kapton薄膜9，并將裝有電子束散射薄膜的鋁盤7安裝在單能的電子槍的外加速柵極正下方50mm處。為了使產(chǎn)生的電子束能譜更接近實際的GEO空間電子環(huán)境，需在7.5 μ m厚的鋁化Kapton上鍍銀膜，鍍銀工藝采用濺射鍍膜法，鍍銀的形狀為IOmm寬
0.2μπι厚的銀條紋，條紋完全采用疊加的覆蓋方式，每個條紋之間的間距為1mm，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。因此，0.4μπι厚和0.2 μ m厚的銀條紋分別覆蓋了 75%和17%的散射薄膜的總面積，剩下的8%的面積為鍛招的Kapton基底。
電子槍的束流和能量監(jiān)測:采用法拉第筒和阻滯勢分析儀相結(jié)合的方法對電子槍的能譜和束流密度進行監(jiān)測，監(jiān)測結(jié)果如圖4所示，說明將電子槍發(fā)射的單能電子束能譜變?yōu)榫哂羞B續(xù)能譜的電子束。
綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。 ·
權(quán)利要求
1.一種連續(xù)能譜電子源的制造裝置，其特征在于:所述裝置為在電子槍下施加一個圓形的電子束散射薄膜，薄膜一面鍍有同心銀環(huán)(8)，另一面鍍有鋁層，電子槍發(fā)射端與薄膜鍍有同心銀環(huán)(8)的一面相對，所述薄膜為Kapton薄膜(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的一種連續(xù)能譜電子源的制造裝置，其特征在于:所述同心銀環(huán)(8)為一層或一層以上，在同一個銀環(huán)的不同層之間，寬度從下往上依次遞減。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的一種連續(xù)能譜電子源的制造裝置，其特征在于:在鋁盤上開設(shè)通孔，在通孔中安裝所述電子束散射薄膜，并將鋁盤安裝在單能電子槍的外加速柵極正下方，電子槍發(fā)射端與同心銀環(huán)(8)的中心相對，同時將鋁盤接地。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的一種連續(xù)能譜電子源的制造裝置，其特征在于:所述鋁盤上開設(shè)通孔的直徑為50mm，所述電子槍發(fā)射端到電子束散射薄膜的距離為50mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的一種連續(xù)能譜電子源的制造裝置，其特征在于:所述Kapton薄膜(9)直徑為50mm,厚7.5 μ m ;招層厚IOOnm ;所述同心銀環(huán)寬IOmm,厚0.2 μ m,相鄰兩同心銀環(huán)(8)之間的距離為1mm，與薄膜(9)相接觸的同心銀環(huán)寬度為10mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的一種連續(xù)能譜電子源的制造裝置，其特征在于:所述電子槍包括正電極(I)、負電極(2)、燈絲(3)、陶瓷環(huán)(4)、加速極(5)和球面金屬網(wǎng)(6);其中，正負電極位于電子槍頂部，并在正負電極之間安裝燈絲(3);通過陶瓷環(huán)(4)將連有燈絲(3)的正負電極與加速極(5 )固定連接,加速極(5 )下方固定球面金屬網(wǎng)(6 ),使燈絲(3 )發(fā)射的電子束依次通過陶瓷環(huán)(4 )、加速極(5 )和球面金屬網(wǎng)(6 )后射出。
7.根據(jù)權(quán)利要求
6所述的一種連續(xù)能譜電子源的制造裝置，其特征在于:所述電子槍輻射的電子束能量為O 50KeV ，束流密度為InA/cm2 20 μ A/cm2。
專利摘要
本發(fā)明涉及一種連續(xù)能譜電子源的制造裝置，屬于空間應用技術(shù)領(lǐng)域：
。所述裝置為在電子槍下施加一個電子束散射薄膜，所述薄膜為一面鍍有鋁層，另一面鍍有同心銀環(huán)的Kapton薄膜；實際使用時，將裝有所述電子束散射薄膜的鋁盤和電子槍安裝在真空室內(nèi)，通過導線將鋁盤接地；給真空室抽真空至10-4Pa，開啟電子槍，使電子槍發(fā)射單能電子束，所述單能電子束穿過電子束散射薄膜后，得到具有連續(xù)能譜的電子束。能夠比較真實的模擬空間電子環(huán)境，適用于衛(wèi)星表面充放電實驗的使用。
文檔編號G21K1/10GKCN103226986SQ201310145194
公開日2013年7月31日 申請日期2013年4月24日
發(fā)明者湯道坦, 李得天, 楊生勝, 秦曉剛, 李存惠, 柳青 申請人:蘭州空間技術(shù)物理研究所導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan