[發明專利]一種區分材料二次電子和背散射電子的測試裝置

有效

• 申請號: 201010617890.2
• 申請日: 2010-12-31
• 公開（公告）號: CN102109477A
• 公開（公告）日: 2011-06-29
• 發明（設計）人: 陳益峰;李存惠;柳青
• 申請（專利權）人: 中國航天科技集團公司第五研究院第五一○研究所
• 主分類號: G01N23/22
• 分類號: G01N23/22;G01N23/203;G01R19/00
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 楊志兵;張利萍

技術領域

本發明涉及一種區分材料二次電子和背散射電子的測試裝置，屬于空間應用技術領域。

背景技術

航天器充放電效應可能會產生具有瞬時高壓和強電流特征的電磁脈沖，導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的失敗，因此，急需開發了航天器帶電分析軟件，評估航天器帶電狀態，指導航天器防帶電設計選材。

已開發的航天器帶電分析軟件都需要輸入所分析材料的相關參數，因此帶電軟件計算結果的準確度很大程度上依賴于所輸入材料相關參數的準確度。二次電子發射系數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，因此需要建立空間材料二次電子發射系數的數據庫，為航天器帶電分析軟件準確計算奠定基礎。

二次電子是由于一次電子碰撞材料表面，與材料發生作用，激發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的影響程度明顯弱于材料二次電子發射系數。為了準備地計算出材料表面帶電的情況，必需有效的區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射系數的測試裝置不能區分二次電子和背散射電子，對材料二次電子發射系數的測試存在誤差。

發明內容

針對現有技術中已有的材料二次電子發射系數的測試裝置不能區分二次電子和背散射電子，對材料二次電子發射系數的測試存在誤差的缺陷，本發明的目的是提供一種區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射系數和背散射系數的測試。

本發明的技術方案如下；

一種區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、阻滯柵網和樣品臺。其中，光欄位于電子發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、絕緣墊和阻滯柵網共同組成一個中心有一通孔的半圓弧，電流收集極構成半圓弧的外側，阻滯柵網構成半圓弧的內側，絕緣墊分別位于所述通孔的左右兩側，將左半部分電流收集極和阻滯柵網連接起來，將右半部分電流收集極和阻滯柵網連接起來；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、阻滯柵網均由金屬材料制成。

所述電流收集極、絕緣墊和阻滯柵網共同組成的半圓弧中心的通孔直徑為10～20mm。

本發明一種區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：

電子發射裝置發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；阻滯柵網通過引線外接電源，電流收集極通過引線外接電流計，當阻滯柵網上電壓為0V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射系數，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。

本發明一種區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，通過調節阻滯柵網上的電壓值，即可獲得二次電子和背散射電子各能量段的電流數據，可二次電子的能譜圖和背散射電子的能譜圖。

有益效果

1.本發明一種區分材料二次電子和背散射電子的測試裝置具有區別材料二次電子和背散射電子的功能，通過對阻滯柵網上加-50V電壓，即可區分一次電子與材料作用后產生的二次電子和背散射電子，解決了現有技術中已有的材料二次電子發射系數的測試裝置不能區分二次電子和背散射電子，對材料二次電子發射系數的測試存在誤差的缺陷，為建立空間材料二次電子發射系數的數據庫提供更為準確的數據，為航天器帶電分析軟件的準確計算奠定了基礎；