[发明专利]存储态真空电子器件残余气体的光谱检测装置及检测方法

权利要求书

1.一种存储态真空电子器件残余气体的光谱检测装置，其特征在于，该光谱检测装置包括单光子计数器（1）、光源（2）、第一旋转平台（3）、第二旋转平台（4）、检测器（5）、支架（6）和计算机（7），支架（6）位于第一旋转平台（3）外侧，单光子计数器（1）固定连接在支架（6）上，且单光子计数器（1）位于第一旋转平台（3）上方，单光子计数器（1）的信号输出端与计算机（7）的信号输入端连接；检测器（5）中相对的两个侧面为入光面（501）和出光面（502），入光面（501）和出光面（502）均由玻璃制成，检测器（5）通过支座固定连接在第一旋转平台（3）上，检测器（5）与真空电子器件阴极（8）附近的漂移管（9）相连通；光源（2）固定连接在第二旋转平台（4）上；第二旋转平台（4）连接在第一旋转平台（3）上，且第二旋转平台（4）可在第一旋转平台（3）上旋转；单光子计数器（1）、光源（2）和检测器（5）到第一旋转平台（3）的距离均相等。

2.按照权利要求1所述的存储态真空电子器件残余气体的光谱检测装置，其特征在于，所述的光源（2）的输出端口位于第二旋转平台（4）的几何中心。

3.按照权利要求1所述的存储态真空电子器件残余气体的光谱检测装置，其特征在于，所述的检测器（5）位于第一旋转平台（3）的几何中心。

4.按照权利要求1、2或3所述的存储态真空电子器件残余气体的光谱检测装置，其特征在于，所述的光源（2）的输出端口与检测器入光面（501）的边缘相对。

5.一种利用权利要求1所述的存储态真空电子器件残余气体的光谱检测装置的检测方法，其特征在于，该检测方法包括以下步骤：

步骤10）设定参数：设定检测器（5）中有W种气体粒子，依据式（1）确定每种气体粒子产生散射光强度为I₁、I₂、I₃、…、I_W，W种气体粒子产生的总散射光强度I_q=I₁+I₂+I₃+...+I_W+I_A，其中，I_A为背景光的强度；

式（1）

I_p为检测器（5）中第p种气体粒子产生的散射光强度，p为1到W之间的整数；I₀为入射光的强度，N_p为第p种气体对光产生散射作用气体粒子的个数，r_p为第p种气体粒子的半径，d为单光子计数器（1）和检测器（5）之间的距离，Λ为入射光的波长，为入射光与散射光之间的角度，n_p为第p种气体粒子的折射率；

N_p与检测器（5）中第p种气体粒子浓度M_p的关系如式（2）所示，

N_p＝M_p*S*L   式（2）

其中，S为入射光的横截面积，L为光在检测器（5）内经过的距离；

步骤20）开启光源（2），光源（2）发出入射光，入射光通过光源（2）的输出端口射向检测器（5）的入光面（501），入射光进入检测器（5）内，被检测器（5）内的残余气体散射，部分入射光从检测器（5）的出光面（502）射出，其余入射光向各方向发生散射；

步骤30)按照采样入射角度，旋转第二旋转平台（4），调节第二旋转平台（4）和检测器（5）之间的入射角至采样入射角度；

步骤40）在步骤30）形成的采样入射角度下，按照采样散射角度，旋转第一旋转平台（3），调节第一旋转平台（3）和单光子计数器（1）之间的散射角至采样散射角度

步骤50)单光子计数器（1）探测检测器（5）散射出的光，得到散射光强度信息，单光子计数器（1）将散射光强度信息传递给计算机（7），计算机（7）处理散射光强度信息后，得到在采样散射角的散射光强度值I_q1；

步骤60）更换n次不同的采样散射角度，n为大于等于（W-1）的整数，返回步骤40)和步骤50），得到n次采样散射角度的散射光强度值I_q2、I_q3、…、I_q(n+1)；

步骤70）对n+1次采样散射角度的散射光强度值，将相邻的两个散射光强度值相减，得到n个散射光强度差值ΔI_q1、ΔI_q2、…、ΔI_qn，如式（3）所示，

式（3）

其中，ΔL_qs表示第s+1次采样散射角度的散射光强度值与第s次采样散射角度的散射光强度值的差值，s为1至n之间的整数；表示第s+1次采样散射角度，表示第s次采样散射角度；I₀为入射光的强度，N_p为第p种气体对光产生散射作用气体粒子的个数，r_p为第p种气体粒子的半径，d为单光子计数器（1）和检测器（5）之间的距离，Λ为入射光的波长，n_p为第p种气体粒子的折射率；

根据式（3）测算出N_p，即N₁、N₂、…、N_w，再利用式（2）测算出各种气体的浓度M_P，即M₁、M₂、…、M_w；

步骤80）测算真空电子器件中残余气体的整体浓度M=M₁+M₂+…+M_w。

6.按照权利要求5所述的存储态真空电子器件残余气体的光谱检测装置的检测方法，其特征在于，所述的步骤70）之后，进行以下操作：通过旋转第二旋转平台（4），改变k次采样入射角度，k为大于等于1的整数，然后返回步骤40）至步骤70），得到各种气体的k个浓度，对各种气体的（k+1）个浓度取算数平均值，得到各种气体的平均浓度最后进行步骤80）的操作，测算真空电子器件中残余气体的整体浓度M=M‾1+M‾2+···+M‾w.]]>