CN102426173A - 一种弱电子束的测试装置及方法 - Google Patents

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陈益峰
李存惠
柳青
汤道坦
秦晓刚
杨生胜
郑阔海
史亮
孔风连
冯展祖
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Abstract

本发明涉及一种弱电子束的测试装置及方法，属于电子测试领域。所述弱电子束的测试装置包括环形抑制极、锥形法拉第筒、微电流计、直流稳压电源、绝缘垫、电子枪、真空系统和法拉第筒支撑装置。所述测试方法如下：当真空室内压强≤9×10-4Pa时，开电子枪发射弱电子束，所述弱电子束穿过环形抑制极被锥形法拉第筒收集，收集的电流值由微电流计测试，记录微电流计的测试结果，当弱电子束强度的测试值随抑制极电压增加的变化关系稳定时，得到的弱电子束强度的测试值。本发明通过采用锥形结构法拉第筒，同时在法拉第筒入口处加一抑制极，提高了法拉第筒的收集效率。

Description

一种弱电子束的测试装置及方法
技术领域
本发明涉及一种弱电子束的测试装置及方法，属于电子测试领域。
背景技术
航天器充放电效应可能会产生具有瞬时高压和强电流特征的电磁脉冲，导致航天器上的敏感电子元器件损坏及组件误动作，干扰航天器与地面的通讯，甚至造成航天器飞行任务的失败。因此急需开发了航天器带电分析软件，评估航天器带电状态，指导航天器防带电设计选材。
材料的二次电子发射系数是决定航天器表面带电速率和平衡电位的重要材料特征参数，同时带电软件计算结果的准确度很大程度上依赖于所输入材料参数的准确度，已开发的航天器带电分析软件都需要输入所分析材料的二次电子发射系数等相关参数，因此必须开展卫星介质材料的二次电子发射系数的测试工作。
在介质材料二次电子发射系数测试过程中，由于介质材料导电性能差，材料表面容易积累电荷，若材料二次电子发射系数大于1材料表面将会带正电位，若小于1则带负电位。表面正电位将对出射的二次电子产生吸引作用，限制二次电子的发射；表面负电位将减小入射电子到达表面时的能量，同时对发射的二次电子产生排斥作用，从而对材料二次电子发射过程产生影响。因此介质材料二次电子发射系数测试过程中入射电子必须采用弱电子束，同时采用脉冲法消除介质材料表面电荷积累，从而测试介质材料二次电子发射系数。
在入射电子束流测试过程中，入射电子将与法拉第筒壁发生散射作用，目前一般采用圆柱结构法拉第筒，散射电子容易逃逸出法拉第筒，从而导致收集效率下降。
由于介质材料二次电子发射系数测试中采用了弱电子束，而普通法拉第筒存在设计缺陷，其测量准确度有限，因此本发明提供了一种弱电子束的测试装置及方法。
发明内容
针对目前采用的圆柱结构法拉第筒散射电子易逃逸出的缺陷，本发明的目的是提供一种弱电子束的测试装置及方法，适用于介质材料二次电子发射系数测试过程中弱电子束的测试。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种弱电子束的测试装置，所述装置包括：环形抑制极、锥形法拉第筒、微电流计、直流稳压电源、绝缘垫、电子枪、真空系统和法拉第筒支撑装置。
其中真空系统包括真空室和真空泵；法拉第筒支撑装置将锥形法拉第筒固定在真空室内部，电子枪位于真空室内部侧壁上，电子枪的发射端与锥形法拉第筒的底端入口正对，在锥形法拉第筒入口处设有环形抑制极，在环形抑制极和锥形法拉第筒入口之间设有绝缘垫，锥形法拉第筒的顶端通过导线与真空室外的微电流计一端连接，微电流计另一端接地；真空室外的直流稳压电源一端与环形抑制极连接，直流稳压电源的另一端穿过真空室接地。
其中，所述环形抑制极的材料为金属。
一种弱电子束的测试方法，采用本发明所述的一种弱电子束的测试装置进行，所述方法具体步骤如下：
步骤一、开启真空泵，当真空室内压强≤9×10-4Pa时，开电子枪发射弱电子束，弱电子束能量为0.5～5keV；束流强度为pA量级；
步骤二、所述弱电子束穿过环形抑制极后，被锥形法拉第筒收集，收集的电流值由微电流计测试；用直流稳压源对环形抑制极施加负偏压，电压范围为0～500V，步进幅度为10～100V，记录微电流计的测试结果，当弱电子束强度的测试值随抑制极电压增加的变化关系稳定时，得到弱电子束强度的测试值。
有益效果
1.本发明中弱电子束的测试采用锥形结构法拉第筒，可以有效减小因入射电子与法拉第筒壁散射作用而导致的散射电子出射法拉第筒，从而提高法拉第筒的收集效率。当入射电子与锥形结构法拉第筒发生散射作用时，散射电子仍在法拉第筒收集范围；
2.本发明中弱电子束的测试在法拉第筒入口处加一抑制极，通过对抑制极施加负偏压抑制二次电子出射法拉第筒，提高法拉第筒的收集效率。
附图说明
图1为本发明所述弱电子束的测试装置结构示意图；
图2为入射弱电子束强度为1keV的电子束强度测试值随抑制极电压增加的变化关系图；
其中：1-环形抑制极，2-锥形法拉第筒，3-微电流计，4-直流稳压电源，5-绝缘垫，6-弱电子束，7-绝缘螺钉，8-电子枪，9-真空系统，10-法拉第筒支撑装置。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
如图1所示的一种弱电子束的测试装置，所述装置包括：环形抑制极1、锥形法拉第筒2、微电流计3、直流稳压电源4、绝缘垫5、绝缘螺钉7、电子枪8、真空系统9和法拉第筒支撑装置10。
其中真空系统9包括真空室和真空泵；法拉第筒支撑装置10将锥形法拉第筒2悬挂固定在真空室内部，电子枪8位于真空室内部侧壁上，电子枪8的发射端沿锥形法拉第筒2的轴线方向与锥形法拉第筒2底端的入口正对；在锥形法拉第筒2入口处设有环形抑制极1，在环形抑制极1和锥形法拉第筒2入口之间设有绝缘垫5，绝缘垫5沿环形抑制极1均匀分布，绝缘螺钉7穿过绝缘垫5将环形抑制极1固定在锥形法拉第筒2入口处，锥形法拉第筒2的顶端通过导线与真空室外的微电流计3一端连接，微电流计3另一端接地；真空室外的直流稳压电源4一端与环形抑制极1连接，稳压电源的另一端穿过真空室接地。
其中环形抑制极1为内径为15mm，外径为20mm的圆环，圆环截面为4mm×5mm的矩形，材料为铜；
绝缘垫5为4个，厚度为3mm，材料为聚酰亚胺；
锥形法拉第筒2底面直径为15mm，高度为50mm，厚3mm，材料为铜；
电子枪8发射端到锥形法拉第筒2入口的距离为200～500mm；
微电流计3的型号6517A；直流稳压电源4的型号为BH-1724A-3；
一种弱电子束的测试方法，采用本发明所述的一种弱电子束的测试装置进行，所述方法具体步骤如下：
步骤一、开启真空泵，当真空室内压强为10-4Pa时，开电子枪8发射弱电子束6，弱电子束6能量为1keV；束流强度为20pA；
步骤二、所述弱电子束6穿过环形抑制极1后，被锥形法拉第筒2收集，收集的电流值由微电流计3测试。同时利用直流稳压电源4对环形抑制极1施加负偏压，电压值由0V增加至-300V，步进为50V，记录微电流计3的测试结果，获得电子束强度的测试值随抑制极电压增加的变化关系如图2所示，可以看出，随着抑制极电压值的增大，电子束强度的测试值趋于稳定，接近入射的弱电子束束流强度。所述测试方法得到弱电子束的测试值为18.5pA，与入射弱电子束的束流强度20pA相差1.5pA，是一种有效的弱电子束的测试方法。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种弱电子束的测试装置，其特征在于：所述装置包括：环形抑制极(1)、锥形法拉第筒(2)、微电流计(3)、直流稳压电源(4)、绝缘垫(5)、电子枪(8)、真空系统(9)和法拉第筒支撑装置(10)；
其中真空系统(9)包括真空室和真空泵；法拉第筒支撑装置(10)将锥形法拉第筒(2)固定在真空室内部，电子枪(8)位于真空室内部侧壁上，电子枪(8)的发射端与锥形法拉第筒(2)的底端入口正对，在锥形法拉第筒(2)入口处设有环形抑制极(1)，在环形抑制极(1)和锥形法拉第筒(2)入口之间设有绝缘垫(5)，锥形法拉第筒(2)的顶端通过导线与真空室外的微电流计(3)一端连接，微电流计(3)另一端接地；真空室外的直流稳压电源(4)一端与环形抑制极(1)连接，稳压电源的另一端穿过真空室接地；
其中，所述环形抑制极的材料为金属。
2.一种弱电子束的测试方法，采用如权利要求1所述的一种弱电子束的测试装置，其特征在于：所述方法具体步骤如下：
步骤一、开启真空泵，当真空室内压强≤9×10-4Pa时，开电子枪(8)发射弱电子束(6)，弱电子束(6)能量为0.5～5keV；束流强度为pA量级；
步骤二、所述弱电子束(6)穿过环形抑制极(1)后，被锥形法拉第筒(2)收集，收集的电流值由微电流计(3)测试，用直流稳压电源(4)对环形抑制极(1)施加负偏压，电压变化范围为0～500V，步进幅度为10～100V，记录微电流计的测试结果，当弱电子束强度的测试值随抑制极电压增加的变化关系稳定时，得到弱电子束强度的测试值。
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102706914A (zh) * 2012-06-29 2012-10-03 北京卫星环境工程研究所 介质材料二次电子发射系数测量系统及测量方法
CN102967615A (zh) * 2012-11-16 2013-03-13 中国航天科技集团公司第五研究院第五一〇研究所 二次电子发射角分布的测试系统
CN104360176A (zh) * 2014-11-19 2015-02-18 中国人民解放军军械工程学院 一种电子束辐照聚四氟乙烯内带电测试系统
CN108896596A (zh) * 2018-09-18 2018-11-27 中国工程物理研究院流体物理研究所 一种用于介质材料二次电子发射系数测量的样品测试载台
CN109855509A (zh) * 2018-09-28 2019-06-07 甘肃虹光电子有限责任公司 一种利用机械调谐测量电子束流直径的方法
CN110221339A (zh) * 2018-10-26 2019-09-10 新瑞阳光粒子医疗装备(无锡)有限公司 一种束流强度检测装置和粒子加速器
CN112987076A (zh) * 2021-02-07 2021-06-18 中国科学院近代物理研究所 一种用于微弱束流的流强探测系统
CN113163564A (zh) * 2021-04-30 2021-07-23 中国科学院电工研究所 一种具有静电消除功能的电子束加工装置
CN114200504A (zh) * 2021-12-13 2022-03-18 中国核动力研究设计院 用于模拟β辐射源的电子束发生器及测试方法
CN113163564B (zh) * 2021-04-30 2024-06-04 中国科学院电工研究所 一种具有静电消除功能的电子束加工装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0932184A1 (en) * 1998-01-22 1999-07-28 Leybold Inficon, Inc. Ion collector assembly
WO2004027813A1 (en) * 2002-09-23 2004-04-01 Epion Corporation System for and method of gas cluster ion beam processing
CN2796082Y (zh) * 2005-03-31 2006-07-12 北京中科信电子装备有限公司 测束法拉第装置
CN101470208A (zh) * 2007-12-28 2009-07-01 中国航天科技集团公司第五研究院第五一〇研究所 一种脉冲电子加速器纳皮安电子束流测量系统
CN102128985A (zh) * 2010-12-30 2011-07-20 中国航天科技集团公司第五研究院第五一○研究所 一种介质材料电导率的测试方法
CN102162825A (zh) * 2010-12-30 2011-08-24 中国航天科技集团公司第五研究院第五一○研究所 一种介质材料充放电测试设备

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0932184A1 (en) * 1998-01-22 1999-07-28 Leybold Inficon, Inc. Ion collector assembly
WO2004027813A1 (en) * 2002-09-23 2004-04-01 Epion Corporation System for and method of gas cluster ion beam processing
CN2796082Y (zh) * 2005-03-31 2006-07-12 北京中科信电子装备有限公司 测束法拉第装置
CN101470208A (zh) * 2007-12-28 2009-07-01 中国航天科技集团公司第五研究院第五一〇研究所 一种脉冲电子加速器纳皮安电子束流测量系统
CN102128985A (zh) * 2010-12-30 2011-07-20 中国航天科技集团公司第五研究院第五一○研究所 一种介质材料电导率的测试方法
CN102162825A (zh) * 2010-12-30 2011-08-24 中国航天科技集团公司第五研究院第五一○研究所 一种介质材料充放电测试设备

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘晓东等: "高能电子辐照后高聚物内部空间电荷和介电性能研究", 《电工电能新技术》, vol. 26, no. 1, 23 January 2007 (2007-01-23) *
孔风连等: "pA级弱电子流的获取及测量研究", 《真空与低温》, vol. 13, no. 2, 15 June 2007 (2007-06-15) *
徐治国等: "法拉第筒阵列探测器在电子束束流均匀度测量中的应用", 《核电子学与探测技术》, vol. 25, no. 4, 20 July 2005 (2005-07-20) *

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102706914B (zh) * 2012-06-29 2015-03-18 北京卫星环境工程研究所 介质材料二次电子发射系数测量系统及测量方法
CN102706914A (zh) * 2012-06-29 2012-10-03 北京卫星环境工程研究所 介质材料二次电子发射系数测量系统及测量方法
CN102967615A (zh) * 2012-11-16 2013-03-13 中国航天科技集团公司第五研究院第五一〇研究所 二次电子发射角分布的测试系统
CN102967615B (zh) * 2012-11-16 2014-11-05 中国航天科技集团公司第五研究院第五一〇研究所 二次电子发射角分布的测试系统
CN104360176A (zh) * 2014-11-19 2015-02-18 中国人民解放军军械工程学院 一种电子束辐照聚四氟乙烯内带电测试系统
CN104360176B (zh) * 2014-11-19 2016-08-17 中国人民解放军军械工程学院 一种电子束辐照聚四氟乙烯内带电测试系统
CN108896596A (zh) * 2018-09-18 2018-11-27 中国工程物理研究院流体物理研究所 一种用于介质材料二次电子发射系数测量的样品测试载台
CN109855509B (zh) * 2018-09-28 2023-12-01 甘肃虹光电子有限责任公司 一种利用机械调谐测量电子束流直径的方法
CN109855509A (zh) * 2018-09-28 2019-06-07 甘肃虹光电子有限责任公司 一种利用机械调谐测量电子束流直径的方法
CN110221339A (zh) * 2018-10-26 2019-09-10 新瑞阳光粒子医疗装备(无锡)有限公司 一种束流强度检测装置和粒子加速器
CN112987076B (zh) * 2021-02-07 2022-08-16 中国科学院近代物理研究所 一种用于微弱束流的流强探测系统
CN112987076A (zh) * 2021-02-07 2021-06-18 中国科学院近代物理研究所 一种用于微弱束流的流强探测系统
CN113163564A (zh) * 2021-04-30 2021-07-23 中国科学院电工研究所 一种具有静电消除功能的电子束加工装置
CN113163564B (zh) * 2021-04-30 2024-06-04 中国科学院电工研究所 一种具有静电消除功能的电子束加工装置
CN114200504A (zh) * 2021-12-13 2022-03-18 中国核动力研究设计院 用于模拟β辐射源的电子束发生器及测试方法
CN114200504B (zh) * 2021-12-13 2024-04-30 中国核动力研究设计院 用于模拟β辐射源的电子束发生器及测试方法

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