[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

说明书

技术领域

本发明涉及电子器件残余气体的检测领域，具体来说，涉及一种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。

背景技术

真空电子器件(vacuum electronic device)指借助电子在真空或者气体中与电磁场发生相互作用，将一种形式电磁能量转换为另一种形式电磁能量的器件。具有真空密封管壳和若干电极，管内抽成真空，残余气体压力为10^-4～10^-8帕。有些在抽出管内气体后，再充入所需成分和压强的气体。广泛用于广播、通信、电视、雷达、导航、自动控制、电子对抗、计算机终端显示、医学诊断治疗等领域。

大量事实证明，VED的损坏机制包括如下几个方面：阴极耗尽与中毒、管体打火、灯丝损坏等，其中阴极与管体问题都与管内残余气体有着密不可分的关系。VED在长期存储过程中，真空度变化将会导致其寿命衰退。增强可靠性必须解决VED存储期内真空度保持问题。

解决真空度问题首先需要对真空度进行检验，传统对残余气体检测方案是使用四极质谱仪等气体分析仪，需要将四极质谱仪与真空器件内残余气体接触。使用这种方法有明显的缺点，测试仪器与真空器件环境接触，改变了器件的结构，影响器件内残余气体检测结果；对真空电子器件检测破坏了真空环境。因此提出一种简便易行、非破坏性的检测方法具有非常广阔的应用前景。

发明内容

技术问题：本发明所要解决的技术问题是，提供一种存储态真空电子器件残余气体的光谱检测装置，该光谱检测装置可对存储态真空电子器件残余气体进行检测，并且不会破坏存储态真空电子器件，保持器件的完整性；同时，还提供该光谱检测装置的检测方法，该检测方法采用非接触性的方式，完成对存储态真空电子器件残余气体浓度的检测，简单易行。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种存储态真空电子器件残余气体的光谱检测装置，该光谱检测装置包括单光子计数器、光源、第一旋转平台、第二旋转平台、检测器、支架和计算机，支架位于第一旋转平台外侧，单光子计数器固定连接在支架上，且单光子计数器位于第一旋转平台上方，单光子计数器的信号输出端与计算机的信号输入端连接；检测器中相对的两个侧面为入光面和出光面，入光面和出光面均由玻璃制成，检测器通过支座固定连接在第一旋转平台上，检测器与真空电子器件阴极附近的漂移管相连通；光源固定连接在第二旋转平台上；第二旋转平台连接在第一旋转平台上，且第二旋转平台可在第一旋转平台上旋转；单光子计数器、光源和检测器到第一旋转平台的距离均相等。

利用上述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，该检测方法包括以下步骤：

步骤10）设定参数：设定检测器中有W种气体粒子，依据式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为单光子计数器和检测器之间的距离，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与检测器中第p种气体粒子浓度M_p的关系如式所示，

N_p＝M_p*S*L式（2）

其中，S为入射光的横截面积，L为光在检测器内经过的距离；

步骤20）开启光源，光源发出入射光，入射光通过光源的输出端口射向检测器的入光面，入射光进入检测器内，被检测器内的残余气体散射，部分入射光从检测器的出光面射出，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，调节第二旋转平台和检测器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，调节第一旋转平台和单光子计数器之间的散射角至采样散射角度