CN112630288B - 一种基于放电的二次电子发射系数测量装置及方法 - Google Patents

一种基于放电的二次电子发射系数测量装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种基于放电的二次电子发射系数测量装置及方法，该装置包括放电箱内设置两个放电腔，分别为上放电腔和下放电腔，上放电腔包括上放电板，上放电板与放电箱上内侧壁构成上放电腔，下放电腔包括下放电板，下放电板与放电箱下内侧壁构成下放电腔；该测量方法利用利用汤生自持放电条件公式结合放电平衡时上下放电板长度求得电子发射系数，装置制作简单，测量方法可肉眼观测，方便检测与验证。

Description

一种基于放电的二次电子发射系数测量装置及方法
技术领域
本发明本发明涉及材料特性参数测量领域，尤其涉及一种基于放电的二次电子发射系数测量装置及方法。
背景技术
二次电子发射系数是材料的基本属性之一，它表达了材料发射电子数量与打到材料表面的离子数量之比。材料的二次电子发射系数是材料航空应用，放电材料选取的重要参考依据，而现有二次电子发射系数的测量需要专业的大型设备，并测量发射电子的数量，不利于材料的应用推广。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足，提供一种基于放电的二次电子发射系数测量装置及方法。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种基于放电的二次电子发射系数测量装置，包括放电箱，所述放电箱内设置两个放电腔，分别为上放电腔和下放电腔，所述上放电腔包括上放电板，所述上放电板与放电箱上内侧壁构成上放电腔，所述下放电腔包括下放电板，所述下放电板与放电箱下内侧壁构成下放电腔，所述放电箱左端内侧壁上设置阴极板，所述上放电腔右端内侧壁上设置上阳极板，所述下放电腔右端内侧壁上设置下阳极板，所述上放电板和下放电板均可与放电箱相对来回移动。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述放电箱采用透明石英材料。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述放电箱侧壁上设置气压孔。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述下放电板横向长度大于上放电板横向长度。
一种基于放电的二次电子发射系数测量方法，包括以下步骤，S1：将上放电板左端内侧壁上贴上待测材料，下放电板左端内侧壁上贴上基准材料；
S2：S1步骤完成后，阴极板引出导线接电源负极，上阳极板和下阳极板引出导线共接电源正极；
S3：移动上放电板，使上放电腔的空间体积小于下放电腔，逐渐增大电源电压，使下放电腔能够放电，进一步移动上放电板，直到上放电腔能够放电，此时分别记录上放电腔和上放电腔的长度L2和L1；
S4：利用汤生自持放电条件公式：γ·(eα·L-1)＝1，其中α为汤生第一电离系数，代表的是电子与中性气体碰撞的电离倍增作用；γ为阴极发射的二次电子数与入射到阴极电子数之比，也就是二次电子发射系数，L为放电时两个极板之间的距离。对于相同气体，气压，电场的情况下，α值相同；将两个放电腔二次电子发射系数之间的关系分别改写成：
Figure BDA0002782764910000021
Figure BDA0002782764910000022
两个方程取自然对数后，相除可以进一步得到：
Figure BDA0002782764910000023
该方程整理后得到
Figure BDA0002782764910000024
因此根据已知材料的γ1和两种情况下的自维持放电长度L1,L2，可得到未知材料的二次电子发射系数γ2。
由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：
本发明结构简单便于制作，可肉眼观察其实验现象方便进行实验，且运用原理易于理解，涉及变量参数较少使实验具有较强可控性。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
其中，1、放电箱，2、阴极板，3、上放电腔，4、下放电腔，5、上阳极板，6、下阳极板，7、气压孔，8、待测材料，9、基准材料，10、上放电板，11、下放电板。
具体实施方式
一种基于放电的二次电子发射系数测量装置，包括放电箱1，放电箱1采用透明的石英材料易于使实验便于观察放电现象，放电箱1内设置两个放电腔，分别为上放电腔3和下放电腔4，上放电腔3包括上放电板10，上放电板10与放电箱1上内侧壁构成上放电腔3，下放电腔4包括下放电板11，下放电板11与放电箱1下内侧壁构成下放电腔4，下放电板11横向长度大于上放电板10横向长度，放电箱1左端内侧壁上设置阴极板2，上放电腔3右端内侧壁上设置上阳极板5，下放电腔4右端内侧壁上设置下阳极板6，所述上放电板10和下放电板11均可与放电箱1相对来回移动来改变上放电腔3和下放电腔4空间大小,为保证实验过程中放电腔内气压平衡，放电箱1侧壁上设置气压孔7。
在上述装置基础上，进行放电实验来测量材料的二次电子发射系数测量装置，其实验步骤如下，一种基于放电的二次电子发射系数测量方法，S1：将上放电板10左端内侧壁上贴上待测材料8，下放电板11左端内侧壁上贴上基准材料9；
S2：S1步骤完成后，阴极板引出导线接电源负极，上阳极板5和下阳极板6引出导线共接电源正极；
S3：移动上放电板10，使上放电腔3的空间体积小于下放电腔4，逐渐增大电源电压，使下放电腔4能够放电，进一步移动上放电板10，直到上放电腔3能够放电，此时分别记录上放电腔4和上放电腔3的长度L2和L1；
S4：利用汤生自持放电条件公式：γ·(eα·L-1)＝1，其中α为汤生第一电离系数，代表的是电子与中性气体碰撞的电离倍增作用；γ为阴极发射的二次电子数与入射到阴极电子数之比，也就是二次电子发射系数，L为放电时两个极板之间的距离。对于相同气体，气压，电场的情况下，α值相同；将两个放电腔二次电子发射系数之间的关系分别改写成：
Figure BDA0002782764910000041
Figure BDA0002782764910000042
两个方程取自然对数后，相除可以进一步得到：
Figure BDA0002782764910000043
该方程整理后得到
Figure BDA0002782764910000044
因此根据已知材料的γ1和两种情况下的自维持放电长度L1,L2，通过代入上式可得到未知材料的二次电子发射系数γ2。

Claims (5)

1.一种基于放电的二次电子发射系数测量装置，包括放电箱(1)，其特征在于：所述放电箱(1)内设置两个放电腔，分别为上放电腔(3)和下放电腔(4)，所述上放电腔(3)包括上放电板(10)，所述上放电板(10)与放电箱(1)上内侧壁构成上放电腔(3)，所述下放电腔(4)包括下放电板(11)，所述下放电板(11)与放电箱(1)下内侧壁构成下放电腔(4)，所述放电箱(1)左端内侧壁上设置阴极板(2)，所述上放电腔(3)右端内侧壁上设置上阳极板(5)，所述下放电腔(4)右端内侧壁上设置下阳极板(6)，所述上放电板(10)和下放电板(11)均可与放电箱(1)相对来回移动来改变上放电腔(3)和下放电腔(4)空间大小，以远离或靠近上阳极板(5)或下阳极板(6)的运动方式来回移动。
2.根据权利要求1所述的一种基于放电的二次电子发射系数测量装置，其特征在于：所述放电箱(1)采用透明的石英材料。
3.根据权利要求1所述的一种基于放电的二次电子发射系数测量装置，其特征在于：所述放电箱(1)侧壁上设置气压孔(7)。
4.根据权利要求1所述的一种基于放电的二次电子发射系数测量装置，其特征在于：所述下放电板(11)横向长度大于上放电板(10)横向长度。
5.一种基于放电的二次电子发射系数测量方法，其特征在于：包括以下步骤，S1：将上放电板(10)左端内侧壁上贴上待测材料(8)，下放电板(11)左端内侧壁上贴上基准材料(9)；
S2：S1步骤完成后，阴极板引出导线接电源负极，上阳极板(5)和下阳极板(6)引出导线共接电源正极；
S3：移动上放电板(10)，使上放电腔(3)的空间体积小于下放电腔(4)，逐渐增大电源电压，使下放电腔(4)能够放电，进一步移动上放电板(10)，以远离或靠近上阳极板(5)或下阳极板(6)的运动方式来回移动，直到上放电腔(3)能够放电，此时分别记录上放电腔(3)和下放电腔(4)的长度L2和L1；
S4：利用汤生自持放电条件公式：γ·(eα·L-1)＝1，其中α为汤生第一电离系数，代表的是电子与中性气体碰撞的电离倍增作用；γ为阴极发射的二次电子数与入射到阴极电子数之比，也就是二次电子发射系数，L为放电时两个极板之间的距离；对于相同气体，气压，电场的情况下，α值相同；将两个放电腔二次电子发射系数之间的关系分别改写成：
Figure FDA0003237269120000021
Figure FDA0003237269120000022
两个方程取自然对数后，相除可以进一步得到：
Figure FDA0003237269120000023
该方程整理后得到
Figure FDA0003237269120000024
因此根据已知材料的γ1和两种情况下的自维持放电长度L1,L2，可得到未知材料的二次电子发射系数γ2。
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