[发明专利]一种基于光电子发射引出量子电流的方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于光电子发射引出量子电流的方法及系统，属于电学计量量子化技术领域。本发明方法，包括：调节激光器的功率及发出的激光频率；控制激光器发出激光，并以预设角度射入光阴极电子枪光阴极的材料表面；当光阴极的材料表面内的电子与激光光子发生交互作用，且由穿隧效应引起电子迁移至金属表面并发射形成光电子后，在光阴极电子枪外阳极处施加强电场，将光电子引出，生成量子电流。本发明突破了传统的基于单电子隧道效应的电流量子化方式的限制，使得电流的流强有极大提高，同时也改进了电子源输出电子束流的稳定性。

技术领域

本发明涉及电学计量量子化技术领域，并且更具体地，涉及一种基于光电子发射引出量子电流的方法及系统。

背景技术

计量基准作为国家计量体系量值的源头，是国家重要的战略资源，其能力提升将直接带动国家计量体系服务能力的提高，为各行各业提供更精准的测量技术，从而促进产业的升级和高质量发展，推动产品质量的提升。电力物联网中信息感知依赖智能传感器，其量值准确可靠是信息应用的基础。

而传统的实物、逐级、长链条的量值溯源方式已经不能满足这种大规模的泛在需求，随处可复现的量子溯源技术、网络化在线溯源系统便成为了必然要求，由于近代物理学的飞速发展，使得电学计量基标准取得了重大突破，尤其是电压和电阻基准，都实现了由实物基准向量子基准的转变，如何建立电流量子基准成为当前电学计量发展的热点。

发明内容

本发明为了克服目前单电子隧道效应数单个电子导致的量程极低的困难，且提高输出量子电流的流强和稳定度，实现电流量子化的需求，提出了一种基于光电子发射引出量子电流的方法，包括：

调节激光器的功率及发出的激光频率；

控制激光器发出激光，并以预设角度射入光阴极电子枪光阴极的材料表面；

当光阴极的材料表面内的电子与激光光子发生交互作用，且由穿隧效应引起电子迁移至金属表面并发射形成光电子后，在光阴极电子枪外阳极处施加强电场，将光电子引出，生成量子电流。

可选的，激光器的功率根据光阴极的表面材料进行调节。

可选的，激光频率根据所需生成量子电流的束团的量进行调节。

可选的，强电场通过引出电极施加，所述引出电极为2个电极或3个电极组合的结构，结构根据光阴极电子枪及激光器发出的激光进行调节。

可选的，方法还包括，在光阴极的表面镀膜，制造表面微结构。

本发明还提出了一种基于光电子发射引出量子电流的系统，包括：

初始模块，调节激光器的功率及发出的激光频率；

激光发射模块，控制激光器发出激光，并以预设角度射入光阴极电子枪光阴极的材料表面；

输出模块，当光阴极的材料表面内的电子与激光光子发生交互作用，且由穿隧效应引起电子迁移至金属表面并发射形成光电子后，在光阴极电子枪外阳极处施加强电场，将光电子引出，生成量子电流。

可选的，激光器的功率根据光阴极的表面材料进行调节。

可选的，激光频率根据所需生成量子电流的束团的量进行调节。

可选的，强电场通过引出电极施加，所述引出电极为2个电极或3个电极组合的结构，结构根据光阴极电子枪及激光器发出的激光进行调节。

本发明突破了传统的基于单电子隧道效应的电流量子化方式的限制，使得电流的流强有极大提高，同时也改进了电子源输出电子束流的稳定性。

附图说明

图1为本发明方法的流程图；

图2为本发明方法实施例的基于光阴极电子枪量子电流总体结构示意图