[发明专利]一种双层栅网球形二次电子收集器

说明书

本发明公开了一种双层栅网球形二次电子收集器，包括由内到外的：球形接地栅网、球形偏压栅网、球形二次电子收集极、球形接地屏蔽电极；上半球的顶部开有用于导入入射电子束的孔，下半球的底部开有用于将被测样品通过样品测试载台送入二次电子收集器中心的孔；两层球形栅网与两层球形电极之间彼此绝缘，内层球形栅网接地，用于屏蔽偏压球形栅网引入的电场；外层球形栅网接偏压电源，通过正负偏压的切换实现对真二次电子和背散射电子的甑别；外层球形栅网接可调电压的负电压源，对能够通过外层球形栅网的二次电子进行能量筛选；该收集器可以提高二次电子收集效率，降低被测信号受到的干扰，从而提高固体材料二次电子发射特性的测量准确度。

技术领域

本发明涉及电子收集器领域，具体地，涉及一种双层栅网球形二次电子收集器。

背景技术

具有一定能量的电子束轰击固体材料时，材料表面会发射出电子，这种现象称为固体材料的二次电子发射现象。材料表面发射出的二次电子与初始入射电子的数目比称为二次电子发射系数，它是材料的一种特征表面参数。二次电子发射过程在各类电子倍增管以及扫描电子显微镜等表面分析设备中得到了广泛的应用，但二次电子倍增过程引发的各种放电现象却对高功率微波器件、航天器、粒子加速器以及电真空器件的工作可靠性存在不利影响，准确测量固体材料的二次电子发射特性在各相关领域中都是一个很重要的问题。

电子射入固体材料表面后，入射电子将与材料表层的晶格原子发生弹性和非弹性碰撞，在其射程范围内激发出大量的次级电子，这些次级电子被晶格原子散射后扩散至表面，克服表面势垒逸出后成为材料发射出的二次电子。根据二次电子发射的物理机理，一般定义能量小于50eV的二次电子为真二次电子，能量高于50eV的二次电子为背散射电子。材料表面的二次电子发射系数不仅与材料种类、材料表面粗糙度等材料特征有关，还与入射电子能量以及电子入射角度有关。

二次电子发射系数的测量方法种类多样，采用栅网偏压法可以同时测得材料的真二次电子发射系数和电子背散射系数，其测量原理是在二次电子收集极与被测样品间设置偏压栅网，通过栅网偏压对真二次电子和背散射电子进行甄选，通过在偏压栅网上接入不同的偏压，分别在二次电子收集极上得到全部二次电子的信号以及背散射电子的信号，从而测得真二次电子发射系数和电子背散射系数。如果栅网偏压可精细调节，则可以通过栅网偏压来对可通过栅网的二次电子进行能量筛选，从而测得二次电子的能谱分布。

现有二次电子发射系数测量装置的二次电子收集器大多为平板、桶状或半球型结构，在电子收集效率和测试功能方面存在一定的不足。由于样品表面发射出的二次电子在2π空间具有角分布，出射角度较大的二次电子将不能被平板型探测器有效地接收，导致测试误差；桶状或半球型二次电子收集器虽然可以克服平板型二次电子收集器不能有效接收大出射角二次电子的不足，但和平板型二次电子收集器一样，只能测试入射电子垂直入射样品表面时的二次电子发射系数，改变样品与入射电子束的夹角时，将有部分二次电子不能得到有效的收集，因而对准确测量二次电子发射系数与电子入射角度之间的关系产生不利影响。

发明内容

本发明的目的在于克服上述类型二次电子收集器的缺点和不足，采用本发明的双层栅网球形二次电子收集器不仅可以避免以上问题，还可以减小空间与传导性耦合噪声对被测信号的干扰，提供一种电子收集效率更高，测试功能更强的二次电子收集器。