[发明专利]具有智能测控技术的固体材料二次电子发射系数测试装置

说明书

技术领域

本发明涉及固体材料次级电子发射特性测试技术领域，特别涉及具有智能测控技术的固体材料二次电子发射系数测试装置。

背景技术

所谓二次电子发射（Secondary Electron Emission），就是指具有一定能量或速度的电子(或离子)轰击物体表面时，会引起电子从该物体表面发射出来的现象。从样品表面发射的二次电子在数量上可多于或少于一次电子，在能量上也呈现一定分布，其中包括一次电子的弹性散射电子、非弹性散射电子、真二次电子、俄歇电子等，有时还有其它复杂现象伴随二次电子发射过程，如辐射X射线，产生荧光等。

固体材料二次电子发射的能力，通常用二次电子发射系数                                                来表征。简单地说，二次电子发射系数可定义为二次发射电子流与一次电子流之比。

1899年Compbell首先发现了二次电子发射现象，二次电子发射的物理过程很复杂，在二十世纪初的科技条件下实用性不强，开始阶段的研究工作进展缓慢。二十世纪三十年代后，由于电真空器件的发展，二次电子发射问题才逐渐引起了研究人员的注意，这是因为二次电子发射有正反两方面的影响。积极方面是其具有优良的电子倍增作用，可以在光电倍增管等电子器件中得到广泛应用。另一方面，在某些器件中，由于二次电子发射，导致器件工作不稳定，这些都需要对二次电子发射机理与发射材料自身特性做一个系统的研究。在过去的近一个世纪中，研究人员对大量材料的二次电子发射现象进行了深入研究，包括其发射机理、测试方法以及器件应用。

在二次电子发射的理论及测试技术方面，国外许多实验室都进行了专门研究，如美国的ORNL、SLAC、BNL、日本的KEK、欧洲的CERN等在这方面都做了很多工作，并设计制造了功能齐全、测量精确的实验设备。我国相关学者在该研究领域也获得了许多研究成果，如：中国科学技术大学的谢爱根教授首次提出了“有效真二次电子发射系数”的概念（发表于《强激光与粒子束》，2005），并分别推导出高能原电子能量与金属的有效真二次电子发射系数的关系式和金属的有效真二次电子发射系数与高能原电子入射角的关系式，并进行了验证。另外，分别设计了测量金属材料和绝缘体材料的二次电子发射系数的测量方法和简易测量装置，并测量了几种金属材料和绝缘体材料的二次电子发射系数。中山大学的谭化兵建立了基于扫描电子显微镜系统的二次电子发射测试系统；利用该测试系统对多种形貌的氧化镁纳米棒薄膜进行了二次电子发射特性测试（谭化兵．氧化镁纳米棒薄膜二次电子发射特性研究[D]．广州：中山大学，2009）。

固体材料二次电子发射系数测试装置是获得二次电子发射系数的有利工具。随着科技的发展，对测试装置的可靠性、操作智能化提出了更高的要求，为满足这些需求，微型计算机被应用于测试设备的控制系统中。然而早期的微机只是单纯作为一个显示设备，它实现了一定程度的图形化，但只是用于测试结果的存储与处理，没有真正意义上的人机对话，即不能通过鼠标或触摸屏点击来控制显示测试设备的运行状态，并且也存在许多不足：显示界面符号化，不直观；相关配套软件功能简单，没有故障报警，出现问题的部分不能直观地在微机上显示；没有完整、直观的界面，进程显示不明显、参数显示不集中。

发明内容

鉴于目前固体材料二次电子发射系数测试的技术瓶颈，本发明提供一种具有智能测控技术的固体材料二次电子发射系数测试装置，由机械系统、电气控制系统和分析检测系统构成。本发明装置操作简便，数据采集与处理准确快速，实现了测试过程的智能化，可以较好地满足工业防静电设计、工程选材及静电预测对二次电子发射系数测量的需要。