[發明專利]高精度離子能量分析儀

在審

• 申請號: 201711168114.7
• 申請日: 2017-11-21
• 公開（公告）號: CN108022824A
• 公開（公告）日: 2018-05-11
• 發明（設計）人: 程健;陳自強;田春東;林偉
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: H01J49/48
• 分類號: H01J49/48;H01J37/32;H05H1/00
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;鄭哲

1.一種高精度離子能量分析儀，其特征在于，包括：傳感器探頭、機箱與上位機；其中：

所述傳感器探頭設有微弱電流檢測電路，用于在機箱中系統控制單元的控制下進行電流檢測，并將檢測到的微弱電流信號轉換為標準電流信號；

機箱中設有系統控制單元、數據采集單元與掃描電壓和偏壓單元；所述系統控制單元受控于上位機；所述掃描電壓和偏壓單元在系統控制單元的控制下對傳感器探頭的掃描測量模式及相關參數進行設置，所述數據采集單元在系統控制單元的控制下進行工作狀態參數的設定，以及接收微弱電流檢測電路輸出的標準電流信號并進行處理，再將處理后的數字信號經系統控制單元傳輸至上位機。

2.根據權利要求1所述的一種高精度離子能量分析儀，其特征在于，所述傳感器探頭包括：套筒、擋板、多柵網結構以及底板；

所述多柵網結構設置在套筒中，套筒與多柵網結構的前端用于擋板隔離，套筒的底部通過底板密封；

所述多柵網結構由高到低依次為：第一絕緣墊片、懸浮柵網、第二絕緣墊片、第一阻滯柵網、第三絕緣墊片、第二阻滯柵網、第四絕緣墊片、電子抑制柵網、第五絕緣墊片、收集極與微弱電流檢測電路；其中懸浮柵網、第一阻滯柵網、第二阻滯柵網、電子抑制柵網、收集極與微弱電流檢測電路都有一根信號線引出；多柵網結構上下兩端均通過定位螺釘分別對應的固定在擋板與底板上，信號線通過底板中的信號線引出孔引出。

3.根據權利要求1或2所述的一種高精度離子能量分析儀，其特征在于，所述微弱電流檢測電路包括：依次連接的第一I/V轉換電路、二階低通濾波電路、加法電路以及電流環發生電路；所述I/V轉換電路用于根據切換的不同取樣電阻來切換到不同的量程，從而獲得不同的測量范圍。

4.根據權利要求1所述的一種高精度離子能量分析儀，其特征在于，所述機箱分為上下兩層結構，上層結構放置有系統控制單元、數據采集單元與掃描電壓和偏壓單元；下層結構放置有為上層結構各單位提供電源的電源模塊。

5.根據權利要求1所述的一種高精度離子能量分析儀，其特征在于，

所述掃描電壓和偏壓單元在系統控制單元的控制下對傳感器探頭的掃描測量模式進行設置，所述傳感器探頭的掃描測量模式包括：單點測量模式與I-V掃描測量模式；I-V掃描測量模式中的相關參數包括：阻滯柵網掃描起始電壓、阻滯柵網掃描終止電壓、阻滯柵網電壓單步步長、測量時間、抑制柵網電壓、收集極電壓以及偏壓；

所述數據采集單元在系統控制單元的控制下進行工作狀態參數的設定，其中的工作狀態參數，包括取樣電阻阻值、放大倍數以及采樣點數量。

6.根據權利要求1或5所述的一種高精度離子能量分析儀，其特征在于，所述數據采集單元包括依次連接的第二I/V轉換電路、50Hz陷波電路、二階低通濾波電路與A/D轉換電路。