[發明專利]一種基于光電子發射引出量子電流的方法及系統

在審

• 申請號: 202110331312.0
• 申請日: 2021-03-25
• 公開（公告）號: CN113205985A
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 李小飛;周峰;胡浩亮;田正其;萬鵬;潘瑞;余也鳳
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院有限公司;中國電力科學研究院有限公司武漢分院;國家電網有限公司;國網江蘇省電力有限公司營銷服務中心
• 主分類號: H01J3/02
• 分類號: H01J3/02
• 代理公司: 北京工信聯合知識產權代理有限公司 11266
• 代理人: 姜麗樓

本發明公開了一種基于光電子發射引出量子電流的方法及系統，屬于電學計量量子化技術領域。本發明方法，包括：調節激光器的功率及發出的激光頻率；控制激光器發出激光，并以預設角度射入光陰極電子槍光陰極的材料表面；當光陰極的材料表面內的電子與激光光子發生交互作用，且由穿隧效應引起電子遷移至金屬表面并發射形成光電子后，在光陰極電子槍外陽極處施加強電場，將光電子引出，生成量子電流。本發明突破了傳統的基于單電子隧道效應的電流量子化方式的限制，使得電流的流強有極大提高，同時也改進了電子源輸出電子束流的穩定性。

技術領域

本發明涉及電學計量量子化技術領域，并且更具體地，涉及一種基于光電子發射引出量子電流的方法及系統。

背景技術

計量基準作為國家計量體系量值的源頭，是國家重要的戰略資源，其能力提升將直接帶動國家計量體系服務能力的提高，為各行各業提供更精準的測量技術，從而促進產業的升級和高質量發展，推動產品質量的提升。電力物聯網中信息感知依賴智能傳感器，其量值準確可靠是信息應用的基礎。

而傳統的實物、逐級、長鏈條的量值溯源方式已經不能滿足這種大規模的泛在需求，隨處可復現的量子溯源技術、網絡化在線溯源系統便成為了必然要求，由于近代物理學的飛速發展，使得電學計量基標準取得了重大突破，尤其是電壓和電阻基準，都實現了由實物基準向量子基準的轉變，如何建立電流量子基準成為當前電學計量發展的熱點。

發明內容

本發明為了克服目前單電子隧道效應數單個電子導致的量程極低的困難，且提高輸出量子電流的流強和穩定度，實現電流量子化的需求，提出了一種基于光電子發射引出量子電流的方法，包括：

調節激光器的功率及發出的激光頻率；

控制激光器發出激光，并以預設角度射入光陰極電子槍光陰極的材料表面；

當光陰極的材料表面內的電子與激光光子發生交互作用，且由穿隧效應引起電子遷移至金屬表面并發射形成光電子后，在光陰極電子槍外陽極處施加強電場，將光電子引出，生成量子電流。

可選的，激光器的功率根據光陰極的表面材料進行調節。

可選的，激光頻率根據所需生成量子電流的束團的量進行調節。

可選的，強電場通過引出電極施加，所述引出電極為2個電極或3個電極組合的結構，結構根據光陰極電子槍及激光器發出的激光進行調節。

可選的，方法還包括，在光陰極的表面鍍膜，制造表面微結構。

本發明還提出了一種基于光電子發射引出量子電流的系統，包括：

初始模塊，調節激光器的功率及發出的激光頻率；

激光發射模塊，控制激光器發出激光，并以預設角度射入光陰極電子槍光陰極的材料表面；

輸出模塊，當光陰極的材料表面內的電子與激光光子發生交互作用，且由穿隧效應引起電子遷移至金屬表面并發射形成光電子后，在光陰極電子槍外陽極處施加強電場，將光電子引出，生成量子電流。

可選的，激光器的功率根據光陰極的表面材料進行調節。

可選的，激光頻率根據所需生成量子電流的束團的量進行調節。

可選的，強電場通過引出電極施加，所述引出電極為2個電極或3個電極組合的結構，結構根據光陰極電子槍及激光器發出的激光進行調節。

本發明突破了傳統的基于單電子隧道效應的電流量子化方式的限制，使得電流的流強有極大提高，同時也改進了電子源輸出電子束流的穩定性。

附圖說明

圖1為本發明方法的流程圖；

圖2為本發明方法實施例的基于光陰極電子槍量子電流總體結構示意圖