[發(fā)明專利]一種測量介質(zhì)材料二次電子發(fā)射系數(shù)的方法

有效

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• 申請日: 2019-05-16
• 公開（公告）號: CN110146529B
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 溫凱樂;劉術(shù)林;閆保軍;王玉漫
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院高能物理研究所
• 主分類號: G01N23/22
• 分類號: G01N23/22
• 代理公司: 北京君尚知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11200
• 代理人: 司立彬

本發(fā)明公開了一種測量介質(zhì)材料二次電子發(fā)射系數(shù)的方法，其步驟包括：1)將待測介質(zhì)材料放置在金屬樣品臺上；將金屬樣品臺、柵網(wǎng)、收集極的輸出端口與采集裝置輸入端口連接，且金屬樣品臺、柵網(wǎng)所施加電壓與電子槍出射口電壓相同，收集極電位高于金屬樣品臺電位；2)調(diào)整電子槍參數(shù)，使電子束斑的照射金屬樣品臺表面，并持續(xù)照射設(shè)定時間；3)將電子槍出射的電子能量調(diào)節(jié)至需要測試的能量，將初級電子束的照射位置調(diào)節(jié)至介質(zhì)材料表面，使電子槍發(fā)射脈沖電子束，測量并計算金屬樣品臺、柵網(wǎng)、收集極各通路脈沖電流I₁、I₂、I₃；通過公式δ＝(I₂+I₃)/(I₁+I₂+I₃)計算當(dāng)前電子入射能量下介質(zhì)材料的二次電子發(fā)射系數(shù)δ。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于物理電子學(xué)領(lǐng)域，特別涉及一種使用脈沖電子槍對介質(zhì)材料表面正電荷進行中和后，測試介質(zhì)材料的二次電子發(fā)射系數(shù)的方法。

背景技術(shù)

具有一定動能的電子(或離子)轟擊到固體材料表面，使得材料內(nèi)部電子從材料表面發(fā)射出來的現(xiàn)象，稱為材料的二次電子發(fā)射現(xiàn)象。

轟擊材料表面的電子流強被稱為一次電子流I_p，從材料表面發(fā)射的電子流強被稱為二次電子流I_s，通常材料的二次電子發(fā)射系數(shù)δ定義為I_s與I_p之比。δ小于1表示發(fā)生了二次電子的抑制效應(yīng)，這一效應(yīng)可以解決航天器表面的微放電問題、環(huán)形加速器內(nèi)表面的電子云問題和高功率微波真空器件的可靠性和壽命問題等。δ大于1表示發(fā)生了二次電子的倍增效應(yīng)，這一效應(yīng)廣泛應(yīng)用在電子倍增器領(lǐng)域，如雙片微通道板探測器利用材料表面的二次電子級聯(lián)倍增效應(yīng)，增益可以達到10⁷；隨著大型高能物理實驗對探測器件，如微通道板型光電倍增管(MCP-PMT)的要求越來越高，研究探測器中所用到的二次電子倍增材料的性能顯得尤其重要。

常見的二次電子發(fā)射系數(shù)測量裝置主要由三部分組成：電子槍，樣品臺，收集極。其中電子槍發(fā)射具有一定動能的電子束，照射在樣品臺上的待測材料表面，從而產(chǎn)生二次電子，并通過收集極對二次電子進行收集與測量，從而計算獲得待測材料的二次電子發(fā)射系數(shù)。

介質(zhì)材料往往具有較高的二次電子發(fā)射系數(shù)，其出射的二次電子大于入射的一次電子，會使得材料表面帶有正電荷，進而抑制二次電子的產(chǎn)出，導(dǎo)致測量得到的二次電子發(fā)射系數(shù)快速下降，并趨近于1，由此使得測量結(jié)果不能準(zhǔn)確反應(yīng)材料真實性能。為了消除樣品帶電現(xiàn)象的影響，測量得到準(zhǔn)確的介質(zhì)材料的二次電子發(fā)射系數(shù)，需要在每次測量之前對介質(zhì)材料表面進行正電荷中和。

但是，目前對介質(zhì)材料表面正電荷進行中和的方法仍存在一定的問題。

1)基于低能電子槍的中和方法：該方案在測量用電子槍之外，增加了一個中和用低能電子槍(如在盤型鉭絲兩端加電壓，使發(fā)射熱電子)。當(dāng)需要對介質(zhì)材料進行中和時，則關(guān)閉測量用電子槍，開啟低能電子槍，使用低能電子槍發(fā)射的大量低能電子對介質(zhì)材料表面積累的正電荷進行中和。該方案結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要兩個電子槍(用于測量的電子槍，用于中和的電子槍)，且難以控制中和劑量，容易使介質(zhì)材料表面殘留正電荷或反而攜帶負電荷。

2)基于單電子槍的偏壓中和法：該方案使用同一把電子槍對介質(zhì)材料進行測量與中和。當(dāng)需要對介質(zhì)材料進行中和時，在樣品臺上施加50V的正偏壓，并用電子槍照射介質(zhì)材料表面，介質(zhì)材料產(chǎn)生的二次電子在樣品臺正偏壓的影響下，重新回到介質(zhì)材料表面，從而使介質(zhì)材料表面獲得負電荷。獲得的負電荷量等于電子槍發(fā)出的電荷量。該方案同樣難以控制中和劑量。

發(fā)明內(nèi)容