[發明專利]一種雙層柵網球形二次電子收集器

有效

• 申請號: 201810966450.4
• 申請日: 2018-08-23
• 公開（公告）號: CN109100380B
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 何佳龍;龍繼東;彭宇飛;李杰;楊振;劉平;王韜;李喜;董攀;藍朝暉;鄭樂;劉爾祥;趙偉;楊潔;石金水
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院流體物理研究所
• 主分類號: G01N23/22
• 分類號: G01N23/22
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 唐邦英

本發明公開了一種雙層柵網球形二次電子收集器，包括由內到外的：球形接地柵網、球形偏壓柵網、球形二次電子收集極、球形接地屏蔽電極；上半球的頂部開有用于導入入射電子束的孔，下半球的底部開有用于將被測樣品通過樣品測試載臺送入二次電子收集器中心的孔；兩層球形柵網與兩層球形電極之間彼此絕緣，內層球形柵網接地，用于屏蔽偏壓球形柵網引入的電場；外層球形柵網接偏壓電源，通過正負偏壓的切換實現對真二次電子和背散射電子的甑別；外層球形柵網接可調電壓的負電壓源，對能夠通過外層球形柵網的二次電子進行能量篩選；該收集器可以提高二次電子收集效率，降低被測信號受到的干擾，從而提高固體材料二次電子發射特性的測量準確度。

技術領域

本發明涉及電子收集器領域，具體地，涉及一種雙層柵網球形二次電子收集器。

背景技術

具有一定能量的電子束轟擊固體材料時，材料表面會發射出電子，這種現象稱為固體材料的二次電子發射現象。材料表面發射出的二次電子與初始入射電子的數目比稱為二次電子發射系數，它是材料的一種特征表面參數。二次電子發射過程在各類電子倍增管以及掃描電子顯微鏡等表面分析設備中得到了廣泛的應用，但二次電子倍增過程引發的各種放電現象卻對高功率微波器件、航天器、粒子加速器以及電真空器件的工作可靠性存在不利影響，準確測量固體材料的二次電子發射特性在各相關領域中都是一個很重要的問題。

電子射入固體材料表面后，入射電子將與材料表層的晶格原子發生彈性和非彈性碰撞，在其射程范圍內激發出大量的次級電子，這些次級電子被晶格原子散射后擴散至表面，克服表面勢壘逸出后成為材料發射出的二次電子。根據二次電子發射的物理機理，一般定義能量小于50eV的二次電子為真二次電子，能量高于50eV的二次電子為背散射電子。材料表面的二次電子發射系數不僅與材料種類、材料表面粗糙度等材料特征有關，還與入射電子能量以及電子入射角度有關。

二次電子發射系數的測量方法種類多樣，采用柵網偏壓法可以同時測得材料的真二次電子發射系數和電子背散射系數，其測量原理是在二次電子收集極與被測樣品間設置偏壓柵網，通過柵網偏壓對真二次電子和背散射電子進行甄選，通過在偏壓柵網上接入不同的偏壓，分別在二次電子收集極上得到全部二次電子的信號以及背散射電子的信號，從而測得真二次電子發射系數和電子背散射系數。如果柵網偏壓可精細調節，則可以通過柵網偏壓來對可通過柵網的二次電子進行能量篩選，從而測得二次電子的能譜分布。

現有二次電子發射系數測量裝置的二次電子收集器大多為平板、桶狀或半球型結構，在電子收集效率和測試功能方面存在一定的不足。由于樣品表面發射出的二次電子在2π空間具有角分布，出射角度較大的二次電子將不能被平板型探測器有效地接收，導致測試誤差；桶狀或半球型二次電子收集器雖然可以克服平板型二次電子收集器不能有效接收大出射角二次電子的不足，但和平板型二次電子收集器一樣，只能測試入射電子垂直入射樣品表面時的二次電子發射系數，改變樣品與入射電子束的夾角時，將有部分二次電子不能得到有效的收集，因而對準確測量二次電子發射系數與電子入射角度之間的關系產生不利影響。

發明內容

本發明的目的在于克服上述類型二次電子收集器的缺點和不足，采用本發明的雙層柵網球形二次電子收集器不僅可以避免以上問題，還可以減小空間與傳導性耦合噪聲對被測信號的干擾，提供一種電子收集效率更高，測試功能更強的二次電子收集器。