[实用新型]适用于二次电子发射系数智能测试的一次电子发射装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及电子发射技术领域，特别涉及适用于二次电子发射系数智能测试的一次电子发射装置。

背景技术

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。固体材料二次电子发射系数测试装置是获取其二次电子发射系数的有利工具，该工具的一个重要组成部分就是一次电子发射装置。目前的一次电子发射由电子枪完成，即用电子枪产生定向运动的高速电子，发射出具有一定能量、一定流强、一定束流直径和发射角的电子束流，该电子束的方向和强度可以控制，通常由热阴极、控制电极和若干加速阳极等组成。电子枪的功能在于给出满足要求的电子束，而电子枪的材料和工艺结构又必须考虑到加工和维修使用的方便。

但现有电子枪只是单纯的机械结构，存在许多缺陷，如：没有相应的控制电源，工作时不能实现随时控制电子发射的通断，出射电子束径过大，及出射的电子能量难以调节等。

发明内容

鉴于目前上述相关研究领域的技术瓶颈，本实用新型提供一种适用于二次电子发射系数智能测试的一次电子发射装置，包括电子枪、电源和电源控制模块；所述电子枪包括分别套装在绝缘筒内且轴线重合并依次固定连接的热阴极、调制极、加速极、一次聚焦腔和二次聚焦腔；所述电源包括灯丝电源、调制电源、加速电源、一次聚焦电源和二次聚焦电源；所述电源控制模块包括可编程控制器（以下简称PLC）和数字量模拟量转换模块（以下简称D/A转换模块）；灯丝电源、调制电源、加速电源、一次聚焦电源和二次聚焦电源分别与相应的热阴极、调制极、加速极、一次聚焦腔和二次聚焦腔连接，以提供电压；PLC通过D/A转换模块与灯丝电源、调制电源、加速电源、一次聚焦电源和二次聚焦电源连接，用于控制各电源的电压大小，继而实现对电子枪的控制。

所述一次聚焦腔包括依次连接的一次前聚焦极和一次后聚焦极，用于对通过了加速极的电子束进行一次聚焦，使绝大部分电子流可以从一次聚焦腔通过。一次前聚焦极和一次后聚集极均开有小孔，小孔轴线与电子入射方向重合。

一次前聚焦极小孔孔径为4 cm～5 cm，一次后聚焦极小孔孔径为2 cm～3 cm。

所述二次聚焦腔包括依次连接的二次前聚焦极、二次中聚焦极和二次后聚焦极，用于对通过了加速极的电子束进行第二次聚焦，使通过了一次聚焦腔的电子束再次缩径，达到所需求的束径值并沿电子枪轴线射出；二次前聚焦极、二次中聚焦极、二次后聚焦极均开有小孔，并且小孔轴线与电子入射方向重合。

二次前聚焦极小孔孔径为2.5 cm～3.5 cm，二次中聚焦极小孔孔径为2 cm～3 cm，二次后聚焦极小孔孔径为1.5 cm～2.5 cm。

所述热阴极包括灯丝及罩在灯丝外面的小金属圆筒，以得到均匀的一次电子束流和好的脉冲调制特性，所述小金属圆筒外表面涂有一层硼化物，所述硼化物以六硼化镧LaB6为材料，以使阴极有较强的抗毒性，能够多次使用，逸出功较小。

所述调制极为套装在热阴极外侧并且前端开有小孔的金属圆筒，小孔孔径略大于二次电子收集器的孔径，电子可以从所述小孔中通过。

所述加速极为开有小孔的圆筒，用于对电子流加速。

本实用新型的电子发射装置中的灯丝电源指标根据灯丝特性决定，具有较好的稳流特性，用以保证测试过程中恒定的电子束流。调制电源用于产生脉冲电子束流，脉宽一般选在10μs左右，电压最大为50V。加速电源用于为加速极提供高压，加速电压在50V时也要保证出束光斑很小。整个电子发射装置产生的电子束能量范围为50eV～50keV 。

本实用新型的具体工作原理是：

当热阴极中的灯丝中通入电流时，热阴极受热而发射电子，改变调制级的电压可以控制通过调制极小孔的电子数目，通过调制电源电压方向的改变，实现一次电子束的通断控制，形成脉冲电子束，进入到加速极。穿过调制级小孔的电子束，在加速电压的作用下，加速向聚焦极运动。但是由于电荷同性相斥，电子束会逐渐散开。通过一次聚焦腔和二次聚焦腔的聚焦作用，使电子重新聚焦起来并交汇于一点，适当调节两个聚焦极之间电位差的大小，便能使焦点在电子枪中轴线上，最终从电子枪发射出能量可调及的束径极小的电子束。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

（1）本实用新型采用PLC随时调整调制电压的大小，以实现电子发射的通断控制；