[發明專利]一種弱電子束的測試裝置及方法

無效

• 申請號: 201110320859.7
• 申請日: 2011-10-20
• 公開（公告）號: CN102426173A
• 公開（公告）日: 2012-04-25
• 發明（設計）人: 陳益峰;李存惠;柳青;湯道坦;秦曉剛;楊生勝;鄭闊海;史亮;孔風連;馮展祖
• 申請（專利權）人: 中國航天科技集團公司第五研究院第五一〇研究所
• 主分類號: G01N23/22
• 分類號: G01N23/22
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 楊志兵;李愛英

技術領域

本發明涉及一種弱電子束的測試裝置及方法，屬于電子測試領域。

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。

材料的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，同時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參數的準確度，已開發的航天器帶電分析軟件都需要輸入所分析材料的二次電子發射系數等相關參數，因此必須開展衛星介質材料的二次電子發射系數的測試工作。

在介質材料二次電子發射系數測試過程中，由于介質材料導電性能差，材料表面容易積累電荷，若材料二次電子發射系數大于1材料表面將會帶正電位，若小于1則帶負電位。表面正電位將對出射的二次電子產生吸引作用，限制二次電子的發射；表面負電位將減小入射電子到達表面時的能量，同時對發射的二次電子產生排斥作用，從而對材料二次電子發射過程產生影響。因此介質材料二次電子發射系數測試過程中入射電子必須采用弱電子束，同時采用脈沖法消除介質材料表面電荷積累，從而測試介質材料二次電子發射系數。

在入射電子束流測試過程中，入射電子將與法拉第筒壁發生散射作用，目前一般采用圓柱結構法拉第筒，散射電子容易逃逸出法拉第筒，從而導致收集效率下降。

由于介質材料二次電子發射系數測試中采用了弱電子束，而普通法拉第筒存在設計缺陷，其測量準確度有限，因此本發明提供了一種弱電子束的測試裝置及方法。

發明內容

針對目前采用的圓柱結構法拉第筒散射電子易逃逸出的缺陷，本發明的目的是提供一種弱電子束的測試裝置及方法，適用于介質材料二次電子發射系數測試過程中弱電子束的測試。

為實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種弱電子束的測試裝置，所述裝置包括：環形抑制極、錐形法拉第筒、微電流計、直流穩壓電源、絕緣墊、電子槍、真空系統和法拉第筒支撐裝置。

其中真空系統包括真空室和真空泵；法拉第筒支撐裝置將錐形法拉第筒固定在真空室內部，電子槍位于真空室內部側壁上，電子槍的發射端與錐形法拉第筒的底端入口正對，在錐形法拉第筒入口處設有環形抑制極，在環形抑制極和錐形法拉第筒入口之間設有絕緣墊，錐形法拉第筒的頂端通過導線與真空室外的微電流計一端連接，微電流計另一端接地；真空室外的直流穩壓電源一端與環形抑制極連接，直流穩壓電源的另一端穿過真空室接地。

其中，所述環形抑制極的材料為金屬。

一種弱電子束的測試方法，采用本發明所述的一種弱電子束的測試裝置進行，所述方法具體步驟如下：

步驟一、開啟真空泵，當真空室內壓強≤9×10^-4Pa時，開電子槍發射弱電子束，弱電子束能量為0.5～5keV；束流強度為pA量級；

步驟二、所述弱電子束穿過環形抑制極后，被錐形法拉第筒收集，收集的電流值由微電流計測試；用直流穩壓源對環形抑制極施加負偏壓，電壓范圍為0～500V，步進幅度為10～100V，記錄微電流計的測試結果，當弱電子束強度的測試值隨抑制極電壓增加的變化關系穩定時，得到弱電子束強度的測試值。

有益效果

1.本發明中弱電子束的測試采用錐形結構法拉第筒，可以有效減小因入射電子與法拉第筒壁散射作用而導致的散射電子出射法拉第筒，從而提高法拉第筒的收集效率。當入射電子與錐形結構法拉第筒發生散射作用時，散射電子仍在法拉第筒收集范圍；

2.本發明中弱電子束的測試在法拉第筒入口處加一抑制極，通過對抑制極施加負偏壓抑制二次電子出射法拉第筒，提高法拉第筒的收集效率。

附圖說明

圖1為本發明所述弱電子束的測試裝置結構示意圖；

圖2為入射弱電子束強度為1keV的電子束強度測試值隨抑制極電壓增加的變化關系圖；

其中：1-環形抑制極，2-錐形法拉第筒，3-微電流計，4-直流穩壓電源，5-絕緣墊，6-弱電子束，7-絕緣螺釘，8-電子槍，9-真空系統，10-法拉第筒支撐裝置。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明作進一步描述。

實施例1

如圖1所示的一種弱電子束的測試裝置，所述裝置包括：環形抑制極1、錐形法拉第筒2、微電流計3、直流穩壓電源4、絕緣墊5、絕緣螺釘7、電子槍8、真空系統9和法拉第筒支撐裝置10。