CN2497308Y - 负电子亲和势光电阴极原位评估装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种负电子亲和势光电阴极原位评估装置。包括表面分析系统,其特征在于:表面分析系统通过连接管及波纹管与激活系统相连,激活系统包括激活真空室,连接管两端分别与法兰及主真空室连接,中间设置拨叉和闸板阀,波纹管与涡轮分子泵连接处抽气管道上设置三通阀,激活真空室上连接离子升华泵,光谱响应测试仪通过光纤和玻璃棒与激活真空室连接。本实用新型实现了对NEA光电阴极的激活、原位光谱响应测试、X射线光电子能谱、紫外光电子能谱的原位分析装置的有机连接,可科学地分析和评估NEA光电阴极的性能,原位表征更多性能参数,结构紧凑,可节省时间和实验费用。

Description

负电子亲和势光电阴极原位评估装置

本实用新型涉及一种光电阴极原位评估装置，特别是一种负电子亲和势光电阴极原位评估装置。

负电子亲和势(NEA)光电阴极原位评估包括光电阴极的激活、原位光谱响应测试、X射线光电子能谱(XPS)、紫外光电子能谱(UPS)的原位分析。国外用于负电子亲和势光电阴极原位评估装置有美国斯坦福大学的同步辐射加速器(C.Y.Su，W.E.Spicer，I.Lindau，J.Appl.Phys，1983：Vol.54：No.3：1413、R.Cao，H.Tang，and P.Pianetta，SPIE，1995，Vol2550：132)，英国的(C.C.Pillips，Phys D：Appl.Phys，1984：Vol17：1713)激活系统，XPS系统和俄歇电子能谱AES，法国的AES、XPS、UPS系统(M.Besancon，J.Vac.Sci.Tech.1987，Vol.A5，No.4：2025)。国内目前用于负电子亲和势光电阴极评估的系统有福州大学的XPS系统(Qing-Bin Lu，J.Appl.Phys，1990，Vol68，No.2，634)，北京真空电子研究所的激活和AES系统(王乃铸，电子科学导刊，1991，Vol13，No.2，177)。这些装置只有用于NEA光电阴极的原位表面分析系统，而没有在线的光谱响应测试系统，不能原位表征激活过程中的光谱响应的变化，不能分辨出NEA光电阴极灵敏度不高的原因是材料问题还是激活工艺问题，不能监测光谱响应随时间的变化情况，因而表征手段不够全面，评估的性能较少。

本实用新型的目的在于提供一种能更全面地分析和评估NEA光电阴极的特性，进行阴极激活及激活过程中的在线原位光谱响应测试分析、XPS和UPS分析，分析NEA光电阴极存在的问题，为NEA光电阴极的研究提供实验依据的负电子亲和势光电阴极原位评估装置。

实现本实用新型目的的技术解决方案为：一种负电子亲和势光电阴极原位评估装置，包括表面分析系统，表面分析系统包括主真空室、预抽室、紫外光源、送样杆、离子升华泵、机械泵、涡轮分子泵，紫外光源与主真空室连接，中间设置阀门，预抽室和主真空室之间的管路上设置阀门，送样杆与预抽室连接，涡轮分子泵连接到主真空室和预抽室之间，管路上设置阀门，机械泵连接到涡轮分子泵上，其特征在于：表面分析系统通过管道及波纹管与激活系统相连，激活系统包括激活真空室，管道两端分别与连接法兰及主真空室连接，中间设置拨叉和闸板阀，波纹管与涡轮分子泵连接处抽气管道上设置三通阀，波纹管与激活真空室之间通过角阀连接，激活真空不定室上连接离子升华泵，抽气管道上设置闸板阀，光谱响应测试仪通过光纤和玻璃棒与激活真空室连接，磁力传输杆与激活真空室的法兰盲口连接。

本实用新型与现有技术相比，其显著优点是：1、将激活系统、光谱响应测试系统、表面分析系统(包括XPS和UPS)三个子系统有机地连接在一起，实现了对NEA光电阴极的激活、原位光谱响应测试、X射线光电子能谱(XPS)、紫外光电子能谱(UPS)的原位分析装置的有机连接，可科学地分析和评估NEA光电阴极的性能，原位表征更多性能参数，如光谱响应、量子效率、积分灵敏度、电子表面逸出几率、少子扩散长度、后界面复合速率，为光电阴极的研制提供实验基础和条件；2、改进激活工艺，提高制备光电阴极的性能；3、省去了分子泵和机械泵，无需建立预抽室和进样系统，节省费用，仪器结构紧凑；4、节省抽真空的时间，进样时间缩短到2小时，无需烘烤和抽真空，大大地提高了工作效率，节约了实验费用，减少了设备的消耗。

图1是本实用新型的负电子亲和势光电阴极原位评估装置的一种结构示意图台。

图2是的超高真空激活系统的真空室的结构图。

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。

实施例。结合图1、图2，本实用新型的负电子亲和势光电阴极原位评估装置的激活系统的抽气部分由机械泵17、涡轮分子泵18、溅射离子泵和钛升华泵21组成，其中主泵是溅射离子泵和钛升华泵，预抽泵是机械泵和涡轮分子泵。激活系统采用XPS表面分析系统的分子泵18和机械泵17，作为激活系统的前级泵。在XPS仪的分子泵的抽气管道上设置三通阀16，一边连接表面分析室，另一边用波纹管19与激活系统相连。预抽泵将激活室2的被抽容器的真空度从大气压降到主泵工作所需的启动压强，当主泵开始工作时，关激活系统的角阀20，关预抽泵。这样就减少了预抽所用的机械泵和涡轮分子泵。阀门15和阀门14分别用来抽气和通干燥氮气，紫外光源10用来产生紫外光，通过阀门8与XPS仪的主真空室连接。

在XPS仪的主真空室上配有一个φ38mm的法兰盲口，利用此盲口与激活系统在超高真空进行连接，在激活系统的真空室与XPS的真空室之间用带波纹管的连接管4连接，中间设计了一个闸板阀6，连结激活真空室和XPS的真空室，以防加热和激活等影响和污染XPS室的真空环境。在进行样品加热和激活实验时，该连接阀门6关闭，只有在样品传送时才开启，这样保证了激活室和XPS的主真空室7、离子升华泵13两系统不互相影响，能独立工作，又能原位分析阴极的样品。

激活系统除共用了XPS的低真空抽气系统，还利用了XPS的差分进样室，首先将样品送入到XPS的预抽室11，而后开启阀门9，用送样杆12将样品送入到XPS的主真空室7，然后利用磁力传输杆1和拨叉5，将样品在激活室和XPS室之间进行超高真空传递，进行原位分析和测试。这种传送样品方式无须破坏超高真空环境，使用方便、效率高、结构紧凑，对样品表面沾污少，成本降低，使光阴极激活分析测试快捷，综合性能好。

激活真空室设计为一水平方向的圆柱腔体，直径为20cm，长度为40cm，用不锈钢材料制成，内外经过抛光处理，通过圆管31与闸板阀22与升华泵和离子泵21相连接。由于要能测试透射式和反射式的光电阴极的光谱响应，以及上下透光的需要，必须将样品加热装置33和激活位置分开，激活时用磁力传输杆1将样品送到上下进光玻璃正对的轴中心位置上。设计为真空室的左半部分用于样品的加热处理，右半部分用于样品的激活和光谱响应测试。为了将测试用的光谱响应的单色光引入到阴极表面，上透光玻璃26和下透光玻璃30设计成往内部凹进，并与光纤35和玻璃棒36连接。光谱响应测试仪3可应用于阴极的在线测试，又可单独使用，以供其它光电器件的光谱响应测试。带引线的拨叉29用来测光电流，观察窗27、观察窗32和观察窗34用来对真空室进行观察。连接法兰28与连接管4相连接，连接法兰23与磁力传输杆1相连接。盲板24作为真空检漏接口，电离规管25用于测量真空系统的真空度。

Claims (3)

1、一种负电子亲和势光电阴极原位评估装置，包括表面分析系统，表面分析系统包括主真空室[7]、预抽室[11]、紫外光源[10]、送样杆[12]、离子升华泵[13]、机械泵[17]、涡轮分子泵[18]，紫外光源[10]与主真空室[7]连接，中间设置阀门[8]，预抽室和主真空室之间的管路上设置阀门[9]，送样杆[12]与预抽室连接，涡轮分子泵[18]连接到主真空室和预抽室之间，管路上设置阀门[14]、[15]，机械泵[17]连接到涡轮分子泵上，其特征在于：表面分析系统及角阀[20]通过连接管[4]及波纹管[19]及角阀[20]与激活系统相连，激活系统包括激活真空室[2]，连接管[4]两端分别与法兰[28]及主真空室连接，中间设置拨叉[5]和闸板阀[6]，波纹管[19]与涡轮分子泵[18]连接处抽气管道上设置三通阀[16]，激活真空室上连接离子升华泵[21]，抽气管道[31]上设置闸板阀[22]，光谱响应测试仪[3]通过光纤[35]和玻璃棒[36]与激活真空室连接，磁力传输杆[1]与激活真空室的法兰盲口[23]连接。

2、根据权利要求1所描述的负电子亲和势光电阴极原位评估装置，其特征在于：激活真空室的上透光玻璃[26]和下透光玻璃[30]内凹，并与光纤[35]和玻璃棒[36]连接。

3、根据权利要求1或2所描述的负电子亲和势光电阴极原位评估装置，其特征在于：激活真空室为一水平方向的圆柱腔体，通过圆管[31]与闸板阀[22]与升华泵和离子泵[21]相连接，真空室的左半部分用于样品的加热处理，右半部分用于样品的激活和光谱响应测试，带引线的拨叉[29]用来测光电流和光谱响应的单色光电流。

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