[发明专利]一种场致电子发射测试装置

说明书

本发明提供一种场致电子发射测试装置，包括真空腔室、真空连接机构、阳极部分和阴极部分；真空腔室为圆筒型，顶部中心设置有法兰，侧壁设置有第一连接口与真空连接机构连接，真空腔室侧壁靠近底部位置有若干观察窗；阳极部分在真空腔室的上部，包括安装在法兰中心的操作杆，位于真空腔室的外侧安装在操作杆上的控制器，固定在操作杆下端的阳极；阴极部分包括绕真空腔室底部中心圆周设置的若干样品台、与样品台一一对应连接的接线柱，接线柱穿过真空腔室底部与外部导线连接，样品台包括固定支座和样品架，样品台与观察窗对应。本发明为独立测试装置，可与任意真空设备连接，能一次试验条件下测试多个样品，方便更换阳极满足不同样品要求的测试。

技术领域

本发明属于材料测试的设备领域，具体涉及一种场致电子发射测试装置。

背景技术

场致电子发射材料在场发射平板显示器，毫米微米波器件，传感器等的研究中占有重要地位，显示了良好的应用前景。在场发射材料的研究中，场致电子发射的测试技术尤为重要。

对于场致发射材料而言，环境气氛，尤其是系统真空度是影响发射性能的重要因素之一。当高速电子与气体分子碰撞时,气体分子发生离化，电离出正负离子。电离出的正离子在电场力作用下以一定能量轰击场发射材料表面，使发射尖端逐渐损毁，影响发射稳定性；而电离出的负离子在电场力的作用下向阳极运动，相对无空气离化时负电荷数增加，导致测试数据偏差大，因此场致发射测试时对系统真空度的要求苛刻。由于普通的测试系统无法达到这样高的真空度，目前场发射测试装置通常由一个样品室配备一套独立的真空系统组成，占用空间大，试验成本高。并且，现有的场发射测试装置通常每次只能测试一个样品，如果要完成多个样品的测试，则需要多次重复“充气（破坏真空）→安装样品→抽真空→测试”的步骤。操作过程比较繁杂，测试效率低。此外，现有的场发射测试设备阳极固定、不易更换，不能满足不同测试要求、不同尺寸样品的场致发射测试。

发明内容

针对现有技术存在的不足之处，本发明的目的在于提供一种场致发射测试装置，它为一个独立的测试系统，可以通过管道连接到实验室现有的真空设备上，不需要配备独立的真空系统；并且在真空腔室设置了多个样品测试平台，通过设计控制器结构，可以有效调节阳极位置，实现一个阳极对应测试多个阴极样品，在不破坏真空的情况下实现对多个样品进行测试；通过结构设计阳极夹具，方便更换阳极，以期满足多种阴极样品的测试要求，例如薄膜样品和针尖样品，从而达到降低成本、节省空间、操作方法简单的要求。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种场致电子发射测试装置，包括真空腔室、真空连接机构、阳极部分和阴极部分；

所述真空腔室为圆筒型，顶部中心设置有法兰，侧壁设置有第一连接口，所述第一连接口与真空连接机构连接，所述真空腔室的侧壁靠近底部位置设置有若干观察窗；

所述阳极部分设置在真空腔室的上部，包括操作杆、控制器和阳极，所述操作杆安装在真空腔室顶部法兰中心，所述控制器安装在操作杆上位于真空腔室的外侧，所述阳极连接在操作杆的下端；

所述阴极部分包括绕真空腔室底部中心圆周设置的若干样品台、与样品台一一对应连接的接线柱，所述样品台之间设置有绝缘挡板进行分隔，所述接线柱穿过真空腔室底部并与外部导线连接，所述样品台包括固定支座和样品架，所述样品台与真空腔室侧壁的观察窗位置相对应。

进一步的，所述真空连接机构为一个真空四通管，其中一个端口连接所述真空腔室的第一连接口，其余端口分别连接真空阀门，真空计和真空波纹管。

作为优选，所述操作杆包括第一竖杆、第一横杆和第二竖杆，所述第一竖杆安装在法兰中心，所述第二竖杆的轴心在所述样品台中心所在圆周的竖直面上，所述阳极固定在第二竖杆的底端。