CN109174698A - 一种微通道板测试方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种微通道板测试方法及系统，能够对微通道板进行电子和离子两种条件下的二次电子发射系数的测试。所述测试方法先设定微通道板的二次电子发射系数第一合格范围和第二合格范围。然后使用电子枪测试系统对微通道板进行第一次测试，筛选出满足所述第一合格范围的微通道板。再使用离子测试系统对所述满足第一合格范围的微通道板进行第二次测试，筛选出满足所诉第二合格范围的微通道板。其中离子测试系统可以是铯离子测试系统，所述铯离子测试系统的发射源组件包括铯炉和热离丝单元。加热铯炉产生铯原子束流，再通过热离丝单元离化为铯离子束流。再通过所述铯离子束流检测微通道板的二次电子发射系数。

Description

一种微通道板测试方法及系统
技术领域
本申请涉及电子领域，尤其涉及一种微通道板测试系统。
背景技术
原子钟是目前各国守时、授时领域中最为重要的关键装备，目前较成熟的主要有铷钟、氢钟和铯钟。三者相较而言，铯钟长期稳定度最好，且准确度较高。电子倍增器是铯钟的核心部件，主要由微通道板制成。微通道板的内部结构是由具有二次电子发射能力的成千上万个相同通道紧密平行排列组成的，每个通道的直径为几微米至十几微米，并且每个通道都有独立的打拿极结构，相当于一个单通道电子倍增器。能使铯离子输出信号得到放大，提高铯原子钟信噪比、延长使用寿命。在将由微通道板制成的电子倍增器应用于铯原子钟之前，需要对其进行电子/铯离子条件下的二次电子发射系数的分析测试。
因此，本申请提出的一种微通道板测试方法和应用其的系统能够对微通道板进行电子和离子两种条件下的二次电子发射系数的测试，快速、精确、简便地筛选出性能符合要求的微通道板，同时降低单独用离子条件测试的成本。
发明内容
本申请实施例提供一种微通道板测试方法和系统，解决了现有的微通道板检测系统只能在电子条件下对微通道板二次电子发射系数进行检测，不能精确地筛选性能符合要求的微通道板的问题。
所述微通道板测试方法包括以下步骤：
设定微通道板的二次电子发射系数第一合格范围和第二合格范围。
使用电子枪测试系统对微通道板进行第一次测试，筛选出满足所述第一合格范围的微通道板。
使用离子测试系统对所述满足第一合格范围的微通道板进行第二次测试，筛选出满足所述第二合格范围的微通道板；
所述离子测试系统包括发射源组件、真空组件和信号检测组件，所述离子测试系统的原理为所述信号检测组件检测所述发射源组件发射的离子束流在所述真空组件提供的真空环境下穿过待检测微通道板后的强度，计算所述微通道板的二次电子发射系数。
优选地，在所述第一次测试和/或第二次测试过程中，所述微通道板上的控制电压在0～1000V的范围内进行调节。
优选地，在所述第一次测试过程中，所述电子枪测试系统发射的电子束流强度在0～100pA的范围内进行调节。
优选地，在所述第二次测试过程中，所述离子测试系统发射的离子束流强度在0～100pA的范围内进行调节。
本申请实施例还提供一种微通道板测试系统，包括真空组件、发射源组件和信号检测组件。
所述真空组件的两端连接所述发射源组件和信号检测组件，用于为离子束流的运动提供真空环境。
所述发射源组件包括铯炉、热离丝单元和发射源电源。
所述铯炉用于产生铯原子束流；所述热离丝单元用于将所述铯原子束流离化为铯离子束流；所述发射源电源用于为所述铯炉和所述热离丝单元供电。
所述信号检测组件包括夹具和控制单元。
所述夹具，用于将微通道板固定在所述真空组件内部。
所述控制单元，用于调节所述微通道板的控制电压，读取通过微通道板的电子束流或离子束流强度值。
优选地，所述真空组件包括真空腔室、真空泵组和导轨。
所述真空腔室左右两端的室壁设有电缆接口。
所述导轨设置在所述真空腔室内部，用于连接所述发射源组件和所述信号检测组件。
所述真空泵组设置在所述真空腔室外部，用于抽离所述真空腔室内部的气体。
优选地，所述真空泵组包括机械泵和分子泵。
所述机械泵和所述分子泵串联。
优选地，所述铯炉、热离丝单元、微通道板和夹具设置在所述真空腔室内部。
所述铯炉和热离丝单元依次固定在所述导轨的一端。
所述夹具将所述微通道板固定在所述导轨的另一端，使所述热离丝单元出射口与所述微通道板中心对应。
优选地，所述发射源电源设置在所述真空腔室外部，通过所述电缆接口与所述铯炉和所述热离丝单元连接。
优选地，所述控制单元设置在所述真空腔室外部，通过所述电缆接口与所述微通道板和所述夹具的收集极连接。
本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：
能够对微通道板进行电子和离子两种条件下的二次电子发射系数的测试，快速、精确、简便地筛选出性能符合要求的微通道板，同时降低单独用离子条件测试的成本。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本申请实施例提供的一种微通道板测试方法的流程图；
图2为本申请实施例提供的一种微通道板测试系统的结构图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。
图1为本申请实施例提供的一种微通道板测试方法的流程图，如图1所示，本实施例提供的一种微通道板测试方法包括以下步骤：
步骤101：设定第一合格范围、第二合格范围。
在步骤101中，设定微通道板的二次电子发射系数第一合格范围和第二合格范围。
作为本申请的实施例，所述第一合格范围和第二合格范围按照不同情况下需要在离子条件下工作的微通道板二次电子发射系数性能设定。所述第一合格范围例如可以是大于10万，所述第二合格范围例如可以是大于1万。所述第一合格范围用于对微通道板进行初步筛选，筛选出适合在电子条件下工作的微通道板。所述第二合格范围用于在对二次电子发射系数满足所述第一合格范围的微通道板进一步进行筛选，筛选出适合在离子条件下工作的微通道板。
步骤102：使用电子枪测试系统测试，筛选出满足第一合格范围的微通道板。
在步骤102中，使用电子枪测试系统对微通道板进行第一次测试，筛选出满足所述第一合格范围的微通道板。
作为本申请的实施例，在使用电子枪测试系统进行测试的过程中，所述微通道板上的控制电压在0～1000V的范围内进行调节。所述电子枪测试系统发射的电子束流强度在0～100pA的范围内进行调节。所述测试系统记录电子枪发射的一次电流Iin和通过微通道板后的二次电流Iout，通过公式δ＝(Iout-Iin)÷Iin计算得出二次电子发射系数δ。若所述微通道板的二次电子发射系数在所述第一合格范围内，进行第二次测试；若不在所述第一合格范围内，剔除所述微通道板。
所述电子枪测试系统为现有技术。
步骤103：使用离子测试系统对筛选后的微通道板再次测试，筛选出满足第二合格范围的微通道板。
在步骤103中，使用离子测试系统对所述满足第一合格范围的微通道板进行第二次测试，筛选出满足所诉第二合格范围的微通道板。
作为本申请的实施例，在所述离子测试系统对满足第一合格范围的微通道板进行第二次测试中，所述微通道板上的控制电压在0～1000V的范围内进行调节。所述离子测试系统发射的离子束流强度在0～100pA的范围内进行调节。所述测试系统记录所述离子测试系统中的发射源发射的一次离子束流Iin和通过微通道板后的二次电流Iout，通过公式δ＝(Iout-Iin)÷Iin计算得出二次电子发射系数δ。筛选出满足所述第二合格范围的微通道板。
所述离子测试系统包括发射源组件、真空组件和信号检测组件，所述离子测试系统的原理为所述信号检测组件检测所述发射源组件发射的离子束流在所述真空组件提供的真空环境下穿过待检测微通道板后的强度，计算所述微通道板的二次电子发射系数。
所述离子测试系统的发射源组件由原子炉和热离丝组成，原子炉只能进行一次测试，故离子测试系统成本高。而电子枪造价低，可多次使用。因此本实施例提供的微通道板测试方法在精确筛选符合要求的微通道板的同时，降低了测试成本。
图2为本申请实施例提供的另一种微通道板测试系统的结构图，如图2所示，本实施例提供的一种微通道板测试系统包括真空组件、发射源组件和信号检测组件。
所述真空组件的两端连接所述发射源组件和信号检测组件，用于为离子束流的运动提供真空环境。
所述发射源组件包括铯炉2、热离丝单元9和发射源电源1。
所述铯炉用于产生铯原子束流。所述热离丝单元用于将所述铯原子束流离化为铯离子束流。所述发射源电源用于为所述铯炉和所述热离丝单元供电。
所述信号检测组件包括夹具6和控制单元7。
所述夹具，用于将微通道板5固定在所述真空组件内部。
所述控制单元，用于调节所述微通道板的控制电压，读取通过微通道板的电子束流或离子束流强度值。
在本实施例中，真空组件包括真空腔室3、真空泵组8和导轨4。所述真空腔室左右两端的室壁设有电缆接口。所述导轨设置在所述真空腔室内部，用于连接所述发射源组件和所述信号检测组件。所述真空泵组设置在所述真空腔室外部，用于抽离所述真空腔室内部的气体。
所述真空腔室呈圆桶型，采用不锈钢材料。所述真空腔室截面直径为350mm，长为700mm，容积为70L。用于为所述微通道板测试系统提供真空测试环境。
所述真空泵组包括机械泵和分子泵，所述机械泵和所述分子泵串联。串联后的真空泵组与所述真空腔室相连，用于抽取所述真空腔室内的气体，在所述真空腔室内制造真空环境。所述真空环境所需的工作真空度≤5×10-5Pa，极限真空度≤1×10-5Pa。
所述铯炉、热离丝单元、微通道板和夹具设置在所述真空腔室内部。所述铯炉和热离丝单元依次固定在所述导轨的一端。所述夹具将所述微通道板固定在所述导轨的另一端，使所述热离丝单元出射口与所述微通道板中心对应。
所述铯炉用于产生铯原子束流，所述热离丝单元用于将所述铯原子束流离化为铯离子束流。通过调整所述铯炉内的铯炉加热丝和所述热离丝单元的电流来调整铯离子束流的强度，所述强度的可调范围为0～100pA。
所述发射源电源设置在所述真空腔室外部，通过所述电缆接口与所述铯炉和所述热离丝单元连接。用于为所述铯炉和所述热离丝单元提供电源，控制所述铯炉和所述热离丝单元的开关。
所述控制单元设置在所述真空腔室外部，通过所述电缆接口与所述微通道板和所述夹具的收集极连接。用于调节所述微通道板的控制电压，读取通过微通道板的电子束流或离子束流强度值。所述微通道板电压可调范围为0～1000V。
在使用所述微通道板测试系统进行测试的过程中，先设定二次电子发射系数的第一合格范围和第二合格范围。在电子条件下对所述待测微通道板进行检测，筛选出二次电子发射系数符合第一合格范围的微通道板。再将所述电子枪更换为铯炉和热离丝单元进行二次检测。
在通过所述微通道板测试系统对所述微通道板进行二次测试时，先将夹具固定在所述轨道上与所述铯炉相对的一端，调整所述夹具使所述微通道板的中心与所述热离丝的离子束出射口对应。
通过所述真空组件为所述铯离子的运动制造真空环境。首先开启机械泵预抽真空腔室内的气体，等真空度小于10Pa之后再打开分子泵使真空腔室内的真空度≤5×10-5Pa。
通过所述发射源电源开启所述铯炉和所述热离丝单元，调节所述铯炉内的铯炉加热丝加热铯炉产生铯原子，铯原子通过热离丝组件离化为铯离子束流。在此过程中可通过调节所述热离丝单元的电流调节发射的铯离子束流强度。一般将所述铯离子束流强度调节为所述微通道板工作状态下通过的铯离子束流强度。所述铯离子束流在所述真空腔室内运动到所述信号检测组件，通过所述微通道板由夹具的收集极传递至所述控制单元，由所述控制单元读取一次铯离子束流Iin。
通过所述控制单元增强所述微通道板的电压，将通过所述微通道板的铯离子束流放大。通过所述夹具的收集极将放大后的铯离子束流传递至所述控制单元，由所述控制单元读取二次电子束流Iout。
设所述微通道板在某一电压下的二次电子发射系数为δ，可通过以下公式得出所述微通道板在铯离子条件下的二次电子发射系数：δ＝(Iout-Iin)÷Iin，筛选出所述二次电子发射系数符合第二合格范围的微通道板。
进一步地，还可以多次改变所述微通道板的电压，计算不同电压下的二次电子发射系数δ，以二次电子发射系数δ为纵坐标，以微通道板控制电压为横坐标作图，即可得到所测微通道板的二次电子发射系数δ曲线。通过所述二次电子发射系数曲线进一步对所述微通道板的性能进行分析。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例中的术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种微通道板测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
设定微通道板的二次电子发射系数第一合格范围和第二合格范围；
使用电子枪测试系统对微通道板进行第一次测试，筛选出满足所述第一合格范围的微通道板；
使用离子测试系统对所述满足第一合格范围的微通道板进行第二次测试，筛选出满足所诉第二合格范围的微通道板；
所述离子测试系统包括发射源组件、真空组件和信号检测组件，所述离子测试系统的原理为所述信号检测组件检测所述发射源组件发射的离子束流在所述真空组件提供的真空环境下穿过待检测微通道板后的强度，计算所述微通道板的二次电子发射系数。
2.如权利要求1所述的微通道板测试方法，其特征在于，在所述第一次测试和/或第二次测试过程中，所述微通道板上的控制电压在0～1000V的范围内进行调节。
3.如权利要求1所述的微通道板测试方法，其特征在于，在所述第一次测试过程中，所述电子枪测试系统发射的电子束流强度在0～100pA的范围内进行调节。
4.如权利要求1所述的微通道板测试方法，其特征在于，在所述第二次测试过程中，所述离子测试系统发射的离子束流强度在0～100pA的范围内进行调节。
5.一种微通道板测试系统，包括真空组件、发射源组件和信号检测组件；
所述真空组件的两端连接所述发射源组件和信号检测组件，用于为离子束流的运动提供真空环境；
所述发射源组件包括铯炉、热离丝单元和发射源电源；
所述铯炉用于产生铯原子束流；所述热离丝单元用于将所述铯原子束流离化为铯离子束流；所述发射源电源用于为所述铯炉和所述热离丝单元供电；
所述信号检测组件包括夹具和控制单元；
所述夹具，用于将微通道板固定在所述真空组件内部；
所述控制单元，用于调节所述微通道板的控制电压，读取通过微通道板的电子束流或离子束流强度值。
6.如权利要求5所述的微通道板测试系统，其特征在于，所述真空组件包括真空腔室、真空泵组和导轨；
所述真空腔室左右两端的室壁设有电缆接口；
所述导轨设置在所述真空腔室内部，用于连接所述发射源组件和所述信号检测组件；
所述真空泵组设置在所述真空腔室外部，用于抽离所述真空腔室内部的气体。
7.如权利要求6所述的微通道板测试系统，其特征在于，所述真空泵组包括机械泵和分子泵；
所述机械泵和所述分子泵串联。
8.如权利要求6所述的微通道板测试系统，其特征在于，所述铯炉、热离丝单元、微通道板和夹具设置在所述真空腔室内部；
所述铯炉和热离丝单元依次固定在所述导轨的一端；
所述夹具将所述微通道板固定在所述导轨的另一端，使所述热离丝单元出射口与所述微通道板中心对应。
9.如权利要求5～8任意一种所述的微通道板测试系统，其特征在于，所述发射源电源设置在所述真空腔室外部，通过所述电缆接口与所述铯炉和所述热离丝单元连接。
10.如权利要求5～8任意一种所述的微通道板测试系统，其特征在于，所述控制单元设置在所述真空腔室外部，通过所述电缆接口与所述微通道板和所述夹具的收集极连接。
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