[发明专利]一种区分材料二次电子和背散射电子的测试装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种区分材料二次电子和背散射电子的测试装置，属于空间应用技术领域。

背景技术

航天器充放电效应可能会产生具有瞬时高压和强电流特征的电磁脉冲，导致航天器上的敏感电子元器件损坏及组件误动作，干扰航天器与地面的通讯，甚至造成航天器飞行任务的失败，因此，急需开发了航天器带电分析软件，评估航天器带电状态，指导航天器防带电设计选材。

已开发的航天器带电分析软件都需要输入所分析材料的相关参数，因此带电软件计算结果的准确度很大程度上依赖于所输入材料相关参数的准确度。二次电子发射系数是决定航天器表面带电速率和平衡电位的重要材料特征参数，因此需要建立空间材料二次电子发射系数的数据库，为航天器带电分析软件准确计算奠定基础。

二次电子是由于一次电子碰撞材料表面，与材料发生作用，激发出的材料自身的电子，二次电子是的能量在50ev以下的电子。背散射电子是一次电子与材料作用后反射回来的电子，背散射电子能量在50eV以上。对于航天器表面带电情况，材料背散射电子的背散射系数的影响程度明显弱于材料二次电子发射系数。为了准备地计算出材料表面带电的情况，必需有效的区分材料的二次电子和背散射电子。目前已有的材料二次电子发射系数的测试装置不能区分二次电子和背散射电子，对材料二次电子发射系数的测试存在误差。

发明内容

针对现有技术中已有的材料二次电子发射系数的测试装置不能区分二次电子和背散射电子，对材料二次电子发射系数的测试存在误差的缺陷，本发明的目的是提供一种区分材料二次电子和背散射电子的测试装置，适用于材料二次电子发射系数和背散射系数的测试。

本发明的技术方案如下；

一种区分材料二次电子和背散射电子的测试装置，所述装置包括光栏，法拉第筒，电流收集极、绝缘垫、阻滞栅网和样品台。其中，光栏位于电子发射装置的电子射出口处，光栏中间有一小孔正对电子射出方向；法拉第筒可以自由移动，对电子进行测量时位于光栏后方，正对光栏上小孔电子射出处，测量完毕后即撤出所述装置；电流收集极、绝缘垫和阻滞栅网共同组成一个中心有一通孔的半圆弧，电流收集极构成半圆弧的外侧，阻滞栅网构成半圆弧的内侧，绝缘垫分别位于所述通孔的左右两侧，将左半部分电流收集极和阻滞栅网连接起来，将右半部分电流收集极和阻滞栅网连接起来；样品台位于所述半圆弧的底部与通孔相对处。

其中，光栏上小孔的直径为1～5mm，控制通过的电子束斑大小，所述电束斑小于样品材料的面积；绝缘垫由绝缘材料制成；光栏、电流收集极、阻滞栅网均由金属材料制成。

所述电流收集极、绝缘垫和阻滞栅网共同组成的半圆弧中心的通孔直径为10～20mm。

本发明一种区分材料二次电子和背散射电子的测试装置的工作过程如下：

电子发射装置发射的电子射出后穿过光栏上的小孔，被位于光栏后方正对光栏上小孔的法拉第筒收集测量，得到一次电子的电流值；将法拉第筒撤出后，可使一次电子通过电流收集极、绝缘垫和阻滞栅网共同组成的半圆弧中心的通孔，对放置在样品台上的样品材料进行辐照；阻滞栅网通过引线外接电源，电流收集极通过引线外接电流计，当阻滞栅网上电压为0V时，电流计测得电流收集极上的电流值为二次电子和背散射电子的电流值之和，当阻滞栅网上的电压为-50V时，电流计测得电流收集极上的电流为背散射电子的电流值，用二次电子和背散射电子的电流值之和减去背散射电子的电流值后，得到二次电子的电流值，将二次电子的电流值与一次电子的电流值进行比较，得到样品材料的二次电子发射系数，将背散射电子的电流值与一次电子的电流值进行比较，得到样品材料的背散射系数。

本发明一种区分材料二次电子和背散射电子的测试装置还具有分析二次电子能谱和背散射电子能谱的功能，通过调节阻滞栅网上的电压值，即可获得二次电子和背散射电子各能量段的电流数据，可二次电子的能谱图和背散射电子的能谱图。

有益效果

1.本发明一种区分材料二次电子和背散射电子的测试装置具有区别材料二次电子和背散射电子的功能，通过对阻滞栅网上加-50V电压，即可区分一次电子与材料作用后产生的二次电子和背散射电子，解决了现有技术中已有的材料二次电子发射系数的测试装置不能区分二次电子和背散射电子，对材料二次电子发射系数的测试存在误差的缺陷，为建立空间材料二次电子发射系数的数据库提供更为准确的数据，为航天器带电分析软件的准确计算奠定了基础；