[发明专利]介质薄膜的二次电子发射系数的测量系统及其测量方法

说明书

技术领域

本发明属于电子科学与技术领域，具体涉及一种介质薄膜的二次电子发射系数的测量系统及其测量方法。

背景技术

在进行介质材料二次电子发射系数（SEY）的测量时，由于介质材料导电性差，使得在测量过程中介质材料表面产生带电现象。带电现象导致样品表面电位发生改变，致使材料二次电子发射系数的测量不准确甚至无法进行测量。在现有介质材料二次电子发射系数的测量方法中，为了消除材料的带电现象，早期，人们采用单脉冲的电子枪法进行测量。在单脉冲测量方法中，要求在两次脉冲间隔期间，设法对样品加热，使样品表面已经带的电荷泄放出去。单脉冲法测量周期长，很费时间，因而测量效率不高。目前，广泛采用的是双电子枪的测量方法。在双电子枪中，脉冲电子枪作为测量枪，直流电子枪作为中和枪。这两把电子枪的配合十分重要，例如，测量枪的电流要小于中和枪的电流；中和枪出射的电子束希望是弥散的；由中和枪发射的电子束能量要小于1eV。此外，在测量装置中，收集极与样品间需要有多层接地的栅网配合等等。这些因素使得整个测量装置非常复杂，成本较高，而且测量方法也复杂。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的问题，提供一种测量周期短、效率高的介质薄膜的二次电子发射系数的测量系统及其测量方法。

为达到以上目的，本发明的技术方案为：

一种介质薄膜的二次电子发射系数的测量系统，包括：电子枪、桶状收集极、样品托、以及总电源，其中，桶状收集极的顶端开设有圆孔，样品托设置于桶状收集极中，电子枪设置于桶状收集极外侧，样品托、圆孔、以及电子枪发射端均在同一直线上；

样品托通过第一电阻与总电源的正极相连，总电源的正极接地，电子枪与总电源的负极相连；

桶状收集极上连接有正负极相反的第一电源和第二电源，第一电源和第二电源的另一端连接有转换开关，转换开关通过第二电阻与总电源的正极相连接。

还包括真空室，电子枪、桶状收集极、以及样品托设置于真空室中。

所述真空室的真空气压小于3×10^-3Pa。

所述总电源为直流高压稳压电源。

所述第一电源和第二电源为电压为40V的直流电源。

一种介质薄膜的二次电子发射系数的测量方法，包括以下步骤：

1）调节电子枪参数以及总电源的负输出，以使得电子枪发射出聚焦状态的电子束；

2）在第一电阻和第二电阻上连接示波器；

3）调节转换开关，使得桶状收集极与电极为正极的第一电源连通，并使电子枪工作于单次脉冲状态，用示波器记录下流过第一电阻的第一单次电流脉冲波形，以及流过第二电阻的第二单次电流脉冲波形；

4）根据第一单次电流脉冲波形和第二单次电流脉冲波形，读出第一单次电流脉冲波形和第二单次电流脉冲波形的幅度，计算出二次电子发射系数；

5）保持总电源的输出不变，调节转换开关，将桶状收集极与电极为负极的第二电源连通，让电子枪工作在连续脉冲状态，以中和样品表面所带的正电荷；

6）重复1）～5）的过程，绘制二次电子发射系数与入射电子能量的关系曲线。

所述电子枪发射出聚焦状态的电子束能量为20～3000eV。

所述步骤3）中，电子枪工作于单次脉冲状态时脉冲宽度为120～200us。

所述步骤5）中，电子枪工作在连续脉冲状态时的脉冲宽度为120～200us，脉冲重复频率为100～1000Hz，电子枪工作时间为10～30s。

其特征在于，所述电子枪、桶状收集极、以及样品托设置于真空室中，且真空室的真空气压小于3×10-3Pa。

与现有技术比较，本发明的有益效果为：

本发明提供了一种介质薄膜的二次电子发射系数的测量系统，由于本发明中，在用于收集二次电子的桶状收集极上连接有能够进行正负极切换的电源，使得在进行完一次测量后，通过转换开关将桶状收集极与电源负极相连接，对上一次测量时，样品表面遗留下的正电荷进行中和，消除了样品的带电现象，因此，本发明只需要一把电子枪，一个收集极，就能够对样品的二次电子发射系数进行测试，使得测量周期缩短，效率提高，并且本发明的测量系统结构简单，成本低。