[發明專利]一種二次電子發射系數測量和能譜分析裝置

在審

• 申請號: 201810141609.9
• 申請日: 2018-02-11
• 公開（公告）號: CN110161065A
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發明（設計）人: 任成燕;李楊威;孔飛;邵濤;章程;劉俊標;趙偉霞
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所
• 主分類號: G01N23/22
• 分類號: G01N23/22
• 代理公司: 北京君泊知識產權代理有限公司 11496
• 代理人: 王程遠;胡玉章

本發明公開了一種二次電子發射系數測量和能譜分析裝置，包括:屏蔽柵網、抑制柵網、收集極和屏蔽罩由內向外依次同軸布置形成的收集極模塊，屏蔽柵網、抑制柵網、收集極和屏蔽罩的中心均設有通孔，所有通孔處于同一直線上；樣品臺模塊從下而上依次為冷卻層、加熱層、絕緣層和樣品座；偏壓裝置包括第一偏壓電源和第二偏壓電源，第一偏壓電源與收集極連接，第二偏壓電源與抑制柵網連接；收集極模塊和樣品臺模塊均設于真空腔內，且收集極模塊位于樣品臺模塊的正上方；電子槍設于收集極模塊的正上方，且電子槍、收集極模塊和樣品臺模塊的中心軸線位于同一直線上；屏蔽柵網、抑制柵網、收集極和樣品座分別與不同的弱電流測量裝置連接。

技術領域

本發明涉及材料二次電子特性的測量和表征技術領域，具體而言，涉及一種二次電子發射系數測量和能譜分析裝置。

背景技術

電子與固體材料相互作用會發射電子，稱為二次電子發射，發射電子數目與入射電子數目的比值稱為二次電子發射系數。二次電子包含真二次電子、背散射電子、非彈性散射電子等。其中真二次電子占絕大部分，準確區分各種發射電子的數量對于表征材料表面特性具有重要意義。真二次電子和背散射電子的主要區別是能量不同，真二次電子能量一般小于50eV。

二次電子發射系數δ等于1時，入射電子數量等于出射電子數目。當二次電子發射系數δ小于1或大于1時，入射電子數目多于或少于出射電子數目，對于金屬材料而言由于金屬材料電導率大，不會在材料表面引起電荷積聚，對于介質材料而言，會導致介質材料表面電荷積聚，進而影響后續二次電子的發射和測量。因此，絕緣材料二次電子發射系數測量時，材料表面電荷的中和對測量結果有至關重要的影響。

二次電子發射是一個動態的過程，受材料表面帶電狀態、表面粗糙度、環境溫度、入射電子能量等綜合影響。一定作用環境下發射的二次電子具有特定的能量分布，測量不同條件下的二次電子發射系數及二次電子能譜分析對材料的表征具有重要意義。

中國專利201410023001.8公開的一種平板型二次電子收集極，結構簡單、操作方便，但收集極與樣品之間存在較大的間隙，因此二次電子收集效率很難保證。中國專利201410022709.1公布的半球型二次電子收集極裝置，通過脈沖電子束的方式來減少入射到材料表面的電荷量，進而來減少介質材料表面帶電對二次電子發射的影響，但長時間或者多次測量并不能很好的消除介質帶電對二次電子發射系數的影響，同時本裝置不能對二次電子能譜進行分析，不能實現溫度變化下材料二次電子的測量。

發明內容

為解決上述問題，本發明的目的在于提供一種二次電子發射系數測量和能譜分析裝置，準確測量固體材料受電子作用時的二次電子發射系數，并區分真二次電子和背散射電子，實現二次電子的能譜分布測量。

本發明提供了一種二次電子發射系數測量和能譜分析裝置，該裝置包括：

收集極模塊，其包括屏蔽柵網、抑制柵網、收集極和屏蔽罩，所述屏蔽柵網、所述抑制柵網、所述收集極和所述屏蔽罩由內向外依次同軸布置形成多層筒狀結構，所述屏蔽柵網、所述抑制柵網、所述收集極和所述屏蔽罩的中心均設有通孔，且所有通孔均處于同一直線上；

樣品臺模塊，其包括從下往上依次設置的冷卻層、加熱層、絕緣層和樣品座，樣品置于所述樣品座上；

偏壓裝置，其包括第一偏壓電源和第二偏壓電源，所述第一偏壓電源與所述收集極連接，所述第二偏壓電源與所述抑制柵網連接；

真空腔，所述收集極模塊和所述樣品臺模塊均設于所述真空腔內，且所述收集極模塊位于所述樣品臺模塊的正上方；

電子槍，其設于所述收集極模塊的正上方，且所述電子槍、所述收集極模塊和所述樣品臺模塊的中心軸線位于同一直線上；

所述屏蔽柵網、所述抑制柵網、所述收集極和所述樣品座分別與不同的弱電流測量裝置連接。