[实用新型]用于粒子加速器真空结构材料的低温二次电子测试样品架

说明书

本实用新型涉及一种用于粒子加速器真空结构材料的低温二次电子测试样品架，包括：样品、样品座、样品底板、压片、绝缘垫、法拉第筒、螺钉、塞块、低温冷屏、螺栓、固定板、过渡管、陶瓷管和液氦输液管；本实用新型兼顾超高真空和二次电子测试的前提下(本实用新型用于10^‑8Pa超高真空环境下，兼顾二次电子测试的条件下)，设计独特样品架结构使液氦流进样品座内部，实现样品4.7K低温，完成低温二次电子测试，同时本实用新型设计结构巧妙，操作简单，攻克导热、超高真空、电绝缘彼此限制。

技术领域

本实用新型属于超高真空设备的低温领域，具体涉及一种用于粒子加速器真空结构材料的低温二次电子测试样品架。

背景技术

超高真空技术目前广泛应用航空航天、量子信息、军事国防、高新技术等交叉学科领域和产业，超高真空技术给高新研究提供超清洁的实验环境。比如：纳米科技、表面处理、量子试验、高能粒子加速器、大规模集成电路等技术研究。

第四代同步辐射光源在建造过程中采用超高真空和低温超导技术，安装超导磁铁和超导腔等低温零部件，然而这些超高真空结构材料在低温时会产生大量二次电子，降低加速器束流亮度，更严重的话会出现热负载增加，造成超导系统失超和真空系统崩溃。设计超高真空低温二次电子测试样品架，借此测试研究超高真空材料的低温二次电子产额是未来加速器发展的首要工作。

现有的二次电子测试样品架仅适用单一测试方法，并且主要工作在300K-500K温度区间，高温来源于电阻丝工作产生的热量，工作温区无法满足超导低温，无法满足新一代加速器的发展趋势，不能测量材料低温二次电子发射产额，限制探索低温吸附气体条件下的二次电子发射机理。

实用新型内容

本实用新型技术解决方案：克服上述现有技术的缺点，提供一种用于粒子加速器真空结构材料的低温二次电子测试样品架，在兼顾超高真空和二次电子测试的前提下，设计独特样品架结构使液氦流进样品座内部，实现样品4.7K低温；且本实用新型结构简单，冷却高效，制造成本低，测试精度高。

本实用新型采用的技术方案如下：一种用于粒子加速器真空结构材料的低温二次电子测试样品架，包括样品、样品座、样品底板、压片、绝缘垫、法拉第筒、螺钉、塞块、低温冷屏、螺栓、固定板、过渡管、陶瓷管、液氦输液管；

压片定位样品，使样品处在正确的位置，压片在连接螺钉作用下夹紧样品，保证样品在测试工作中能够处在正确的位置而不产生位移偏差。

样品底板边缘刀口限制了行程极限，并能一次装夹A样品和B样品，分别用于电流法和法拉第筒法测试低温二次电子，能够在同一实验条件下，对比两种测试方法，即电流法和法拉第筒法测试结果。

样品座设计特殊的结构，样品座凸起内侧面的凹槽与样品座底板实现过渡配合，样品座凹槽处与绝缘垫过盈配合，再通过螺钉连接与法拉第筒，绝缘垫绝缘样品座与法拉第筒，两侧面钻4个Φ1.6mm的螺纹小孔，并在样品座内部加工一个Φ6mm的U型孔，形成液氦冷却回路。

A样品用于电流法测试低温二次电子，导线通过螺钉固定在样品座上；钣金工艺制成的无氧铜法拉第筒安装在B样品正上方，法拉第筒顶部冲压出Φ8mm的圆孔，电子枪与该孔同轴，电子束穿过该孔轰击低温样品表面，产生的二次电子由低温样品表面发射，被法拉第筒收集。

液氦在3-4PSI压力作用下，经液氦输液管、陶瓷管、过渡管流进样品座内，在对流换热作用下，样品座温度降温至4.7K，液氦气化成冷氦气，流回液氦零蒸发系统回收再利用。

进一步地，过渡管、陶瓷管、液氦输液管彼此之间，以及塞块和样品座之间用钎焊方式焊接在一起，满足超高真空密封性能的技术要求。

进一步地，陶瓷管电阻要求高于30MΩ，实现低温样品座与外界的电绝缘性。

进一步地，法拉第筒与样品座的连接处插入13×2×5mm绝缘垫，用螺钉固定法拉第筒在绝缘垫和样品座上。