CN109781759B - 一种电子枪束斑尺寸的测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子枪束斑尺寸的测量装置及方法，包括样品位移台、放置于样品位移台上的束斑探测器以及测量束斑探测器在不同位置处时的二次电子发射系数的二次电子发射系数测量装置，待测电子枪位于束斑探测器的正上方，且待测电子枪发射电子的方向垂直于束斑探测器的上表面，该装置及方法能够较为准确的测量电子枪束斑的尺寸。

Description

一种电子枪束斑尺寸的测量装置及方法

技术领域

本发明属于固体材料二次电子发射系数测量技术领域，涉及一种电子枪束斑尺寸的测量装置及方法。

背景技术

在测量固体材料表面二次电子发射系数时，需要用到电子枪提供不同能量的入射电子，以获得二次电子发射系数与入射能量的关系曲线。电子枪束斑大小随着入射电子能量的变化而变化，当电子枪束斑的尺寸与被测样品的特征尺寸相近时，测量的二次电子发射系数可能受入射位置影响较大导致测量结果不精确，测量结果会受到电子枪束斑大小的显著影响，因此获得电子枪束斑大小随入射电子能量变化的规律在精确测量材料表面二次电子发射系数时有着重要的应用价值，现有技术的困难在于不能精确测量电子枪束斑的尺寸。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种电子枪束斑尺寸的测量装置及方法，该装置及方法能够较为准确的测量电子枪束斑的尺寸。

为达到上述目的，本发明所述的电子枪束斑尺寸的测量装置包括样品位移台、放置于样品位移台上的束斑探测器以及测量束斑探测器在不同位置处时的二次电子发射系数的二次电子发射系数测量装置，待测电子枪位于束斑探测器的正上方，且待测电子枪发射电子的方向垂直于束斑探测器的上表面。

束斑探测器的上表面设置有矩形槽。

束斑探测器为纯铜材质，且长宽高分别为44mm、24mm及5mm。

电子枪与束斑探测器的垂直距离为45.5mm。

本发明所述的电子枪束斑尺寸的测量方法包括以下步骤：

1)设置电子枪的初始电子能量；

2)调节样品位移台的位置，使水平方向上束斑探测器上表面的凹槽左侧边缘与电子枪束斑右侧边缘保持预设距离，记录通过二次电子发射系数测量装置检测束斑探测器在不同位置处的二次电子发射系数δ₀与束斑探测器上表面矩形沟槽宽度W；

3)将样品位移台向左移动M mm，记录此位置的二次电子发射系数δ_i；

4)比较δ₀与δ_i，若|δ₀-δ_i|<0.1，则重复步骤3)，否则，将样品位移台向右移动M mm，再将样品位移台分次左移Nmm，记录每个位置的二次电子发射系数；

5)以矩形槽的中心为坐标原点绘制束斑探测器的二次发射系数随束斑探测器位置的变化曲线，同时记录束斑探测器的二次发射系数开始减小时样品位移台所在的位置x1及变化曲线中点所在位置x2，则电子枪束斑的直径D＝2(x₂-x₁)-W。

还包括：

将上表面带有矩形槽的束斑探测器换成上表面带有矩形孔的束斑探测器；

以样品位移台左右移动方向为X轴，前后方向移动为Y轴，对束斑探测器进行二维二次电子发射系数扫描，其中，扫描的具体过程为：在Y轴将样品位移台每次朝前移动距离Nmm，则在X轴上移动测量时重复步骤2)～5)一次，直至在Y轴上扫描完束斑探测器上表面的方孔为止；

将测量的二维二次电子发射系数进行二维成像处理，根据不同深浅的颜色分布可以得到束斑形状。

N＝0.25，M＝2,W＝2。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的电子枪束斑尺寸的测量装置及方法在具体操作时，基于矩形槽对材料表面二次电子发射具有抑制效果的原理，在测量时，移动样品位移台，记录束斑探测器二次电子发射系数开始减小时样品位移台所在的位置，同时记录束斑探测器的二次发射系数随束斑探测器位置的变化曲线的中点位置，并以此计算电子枪束斑的直径，操作简单，测量的准确性较高，在实际操作中，可以通过改变电子枪的初始电子能量，以获取电子枪束斑大小随入射电子能量变化的规律，为精确测量材料表面二次电子发射系数提供有力的技术支撑。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为使用第一个束斑探测器3时绘制的束斑探测器3的二次发射系数随束斑探测器3位置的变化曲线图；

图3为使用第二个束斑探测器3时绘制的束斑探测器3的二次发射系数随束斑探测器3位置的变化曲线图；

图4为使用第三个束斑探测器3时对束斑探测器3进行二维二次电子发射系数扫描方式示意图；

图5为使用第三个束斑探测器3时绘制的束斑探测器3的二次发射系数随束斑探测器3位置的二维变化曲线图。

其中，1为电子枪、2为二次电子发射系数测量装置、3为束斑探测器、4为样品位移台。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

如图1所示，本发明所述的电子枪束斑尺寸的测量装置包括样品位移台4、放置于样品位移台4上的束斑探测器3以及测量束斑探测器3在不同位置处时的二次电子发射系数的二次电子发射系数测量装置2，待测电子枪1位于束斑探测器3的正上方，且待测电子枪1发射电子的方向垂直于束斑探测器3的上表面。

束斑探测器3的上表面设置有矩形槽；束斑探测器3为纯铜材质，且长宽高分别为44mm、24mm及5mm；电子枪1与束斑探测器3的垂直距离为45.5mm。

本发明所述的电子枪束斑尺寸的测量方法包括以下步骤：

1)设置电子枪1的初始电子能量；

2)调节样品位移台4的位置，使水平方向上束斑探测器3上表面的凹槽左侧边缘与电子枪1束斑右侧边缘保持预设距离，记录通过二次电子发射系数测量装置2检测束斑探测器3在不同位置处的二次电子发射系数δ₀与束斑探测器3上表面矩形沟槽宽度W；

3)将样品位移台4向左移动M mm，记录此位置的二次电子发射系数δ_i；

4)比较δ₀与δ_i，若|δ₀-δ_i|<0.1，则重复步骤3)，否则，将样品位移台4向右移动Mmm，再将样品位移台4分次左移Nmm，记录每个位置的二次电子发射系数；

5)以矩形槽的中心为坐标原点绘制束斑探测器3的二次发射系数随束斑探测器3位置的变化曲线，同时记录束斑探测器3的二次发射系数开始减小时样品位移台4所在的位置x1及变化曲线中点所在位置x2，则电子枪1束斑的直径D＝2(x₂-x₁)-W。

本发明还包括：

将上表面带有矩形槽的束斑探测器3换成上表面带有矩形孔的束斑探测器3；

以样品位移台4左右移动方向为X轴，前后方向移动为Y轴，对束斑探测器进行二维二次电子发射系数扫描，其中，扫描的具体过程为：在Y轴将样品位移台4每次朝前移动距离Nmm，则在X轴上移动测量时重复步骤2)～5)一次，直至在Y轴上扫描完束斑探测器3上表面的方孔为止；

将测量的二维二次电子发射系数进行二维成像处理，根据不同深浅的颜色分布可以得到束斑形状。

N＝0.25，M＝2,W＝2。

由于矩形槽对材料表面的二次电子发射有抑制效果，因此当电子枪1发射的初始电子有一部分入射到矩形槽时，二次电子发射系数将开始减小，记录此时样品位移台4所在位置x1；当电子枪1发射的电子能最大限度的入射到矩形槽内时，对应于变化曲线的对称点处，记录此时样品位移台4所在的位置x2，由此得到束斑直径D＝2(x2-x1)-W。

设第一个束斑探测器3上矩形槽的槽宽为2mm，第二个束斑探测器3上矩形槽的槽宽为0.8mm，测量不同电子枪1束斑直径对应的束斑探测器3的二次发射系数随束斑探测器3位置的变化曲线。

Claims (3)

1.一种电子枪束斑尺寸的测量方法，其特征在于，基于电子枪束斑尺寸的测量装置，电子枪束斑尺寸的测量装置包括样品位移台（4）、放置于样品位移台（4）上的束斑探测器（3）以及测量束斑探测器（3）在不同位置处时的二次电子发射系数的二次电子发射系数测量装置（2），待测电子枪（1）位于束斑探测器（3）的正上方，且待测电子枪（1）发射电子的方向垂直于束斑探测器（3）的上表面；

束斑探测器（3）的上表面设置有矩形槽；

包括以下步骤：

1）设置电子枪（1）的初始电子能量；

2）调节样品位移台（4）的位置，使水平方向上束斑探测器（3）上表面的矩形槽左侧边缘与电子枪（1）束斑右侧边缘保持预设距离，记录通过二次电子发射系数测量装置（2）检测束斑探测器（3）在当前位置处的二次电子发射系数δ₀；

3）将样品位移台（4）向左移动M mm，记录此位置的二次电子发射系数δ_i，束斑探测器（3）上表面沿样品位移台的移动方向的矩形槽宽度为W；

4）比较δ₀与δ_i，若|δ₀-δ_i|<0.1，则重复步骤3），否则，将样品位移台（4）向右移动M mm，再将样品位移台（4）分次左移Nmm，记录每个位置的二次电子发射系数；

5）以矩形槽的中心为坐标原点绘制束斑探测器（3）的二次电子发射系数随束斑探测器（3）位置的变化曲线，同时记录束斑探测器（3）的二次电子发射系数开始减小时样品位移台（4）所在的位置x₁及变化曲线中点所在位置x₂，则电子枪（1）束斑的直径D=2(x₂-x₁)-W；

N=0.25mm，M=2mm,W=2mm。

2.根据权利要求1所述的电子枪束斑尺寸的测量方法，其特征在于，束斑探测器（3）为纯铜材质，且长宽高分别为44mm、24mm及5mm。

3.根据权利要求1所述的电子枪束斑尺寸的测量方法，其特征在于，电子枪（1）与束斑探测器（3）的垂直距离为45.5mm。

Images