[发明专利]高、低温环境中材料二次电子特性参数的测量装置和方法

权利要求书

1.一种高、低温环境中材料二次电子特性参数的测量装置,其特征在于，包括：

真空室；

电子枪；

设置在真空室内的二次电子探测器，包括由外向内依次设置、均大于等于3/4球体的球壳收集极、球壳栅极和球壳接地极，球壳收集极、球壳栅极和球壳接地极相互之间绝缘；

设置在二次电子探测器中部的样品台及其温度调节系统，包括用于加热样品的加热装置和用于冷却样品的冷却装置；

设置在二次电子探测器内的角分布测量系统，包括可绕样品旋转的角分布探测器；

电子枪所发出的电子束贯穿二次电子探测器入射至样品台；

检测系统，包括用于测量流经样品电流的第一检测装置，用于测量流经球壳收集极电流的第二检测装置，和用于测量流经角分布探测器电流的第三检测装置；

球壳栅极连接可调直流电源。

2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述球壳收集极上设置有第一孔，所述球壳栅极上设置有第二孔，所述球壳接地极上设置有第三孔；所述电子枪发出的电子束依次穿过第一孔、第二孔和第三孔入射至二次电子探测器内部。

3.根据权利要求2所述的测量装置，其特征在于，所述球壳收集极、球壳栅极和球壳接地极共球心，从所述球心向外投影，所述球壳收集极、球壳栅极和球壳接地极重合的面积大于等于3/4球体。

4.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述样品台及其温度调节系统还包括用于驱动样品台沿其轴线旋转至待测角度的第一旋转装置；所述样品台包括从上到下依次设置的样品托、绝缘体和底座；所述样品托和底座通过绝缘体绝缘，所述加热装置设置在底座的内部，所述底座的内部还设置有测温元件；所述冷却装置包括冷却头和与冷却头连接的制冷机；所述冷却头和底座的底面配合，以导热。

5.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述角分布测量系统还包括：用于安装角分布探测器的旋转轴，以及用于驱动角分布探测器沿所述旋转轴所在轴线旋转的第二旋转装置；所述旋转轴的轴线与样品所在轴线重合,且经过球壳收集极的球心；所述第二旋转装置驱动角分布探测器以第一方向或第二方向旋转，以使所述角分布探测器与样品形成夹角。

6.根据权利要求5所述的测量装置，其特征在于，所述角分布探测器包括安装在旋转轴上的支撑部，以及安装在支撑部上的测量部；所述测量部为具有预设半径和预设宽度的弧形片状结构；所述测量部的两端端部宽度方向上的中点与球心所形成的平面，经过样品台的中点，并垂直于样品台所在轴线经球心所形成的平面。

7.一种采用如权利要求1-6任意一项所述的测量装置对高、低温环境中的材料进行二次电子特性参数的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

a、装载待测样品至样品台，启动真空室，并通过加热装置或冷却装置，使待测样品达到测试所需温度；

b、旋转样品台，将待测样品旋转至待测角度，球壳栅极不加电压，角分布探测器沿第一方向或第二方向旋转至与待测样品夹角小于等于0°处；

c、开启电子枪，将电子束的入射能量调至测试所需的能量；

d、通过第一检测装置测量流经待测样品上的电流，通过第二检测装置测量流经球壳收集极上的电流，从而得到该能量下的二次电子发射系数；

e、从样品台的法线相交于二次电子探测器的球面所形成的点开始，至样品台表面所在平面相交于二次电子探测器球面所形成的平面结束，将二次电子探测器的球面等分为n份圆环，n为大于等于1的正整数，将角分布探测器从样品台的一侧间隔预设角度旋转至样品台的另一侧，每旋转一次，通过第三检测装置测量流经角分布探测器上的电流值，经过换算得到每个圆环上的二次电子电流值，从而得到每个圆环上的二次电子角分布特性；

f、将角分布探测器沿第一方向或第二方向旋转至样品台夹角小于等于0°处，对球壳栅极加电压，求取相邻栅极电压下对应的收集极上的电流差值，从而得到二次电子能谱分布。