绝缘体二次电子发射系数测量装置的研制

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1、!第!"卷!第!期强激光与粒子束#$%&!"!’$&!!!())*年!月+,-+./012345124’6.427,831914:5;<=&!())*!文章编号!!!))!>?@(("())*#)!>)!@?>)A绝缘体二次电子发射系数测量装置的研制"谢爱根!!!郭胜利!!!李传起!!!裴元吉("!!南京信息工程大学物理系!南京(!))??$!(!中国科学技术大学国家同步辐射实验室!合肥(@))("#!!摘!要!!成功研制了测量绝缘体二次电子发射系数的测量装置!该装置主要由栅控电子枪系统%真空系统和电子采集系统组成!测量装置产生的原电子流的能量范围为)&B!C)DE#&采用单脉

2、冲电子枪法!测量了原电子能量范围为)&B!?ADE#的多晶:F/的二次电子发射系数&测量中!收集极"偏置盒#离材料表面设置为约@AGG!偏置电压设置为?A#&测量得到’用磁控溅射法制备的:F/的二次电子发射系数最大值约为(&B@!处于(!(C范围内!其对应的原电子能量约为"B)E#&这表明该装置测量的绝缘体二次电子发射系数是可信的!但用磁控溅射法制备的:F/的二次电子发射系数较低!这可能是制备:F/时引入了过多的杂质在:F/二次电子发射体里面所引起的&!!关键词!!测量装置$!绝缘体$!二次电子发射系数$!氧化镁!!中图分类号!!/?C(&(!!!!文献标识码!!4!!在二次电

3、子发射过程中!二次电子的数目与原电子数目的比值称为二次电子发射系数!常用!来表示&!与原电子能量!的关系是二次电子发射最基本的特性!因此!人们研究材料的二次电子发射现象时!通常要H测量材料的!值和研制测量该系数的装置&绝缘体的二次电子发射性质基本上与金属的二次电子发射没有太(!)大区别!然而研究绝缘体的二次电子发射的方法是比较复杂的!因为绝缘体的导电性差!当受到原电子轰击时!表面将积累电荷!若!#!则积累正电荷!若!$!则积累负电荷&电荷的积累引起表面电势的变化!这种变化又导致轰击表面的原电子能量的变化!它造成!的变化!从而引起表面电势进一步的变化&因此研制绝缘体(()!值的测

4、量装置比研制金属!值的测量装置要难得多&"!测量装置的研制"&"!装置结构!!根据实验的条件和要求!我们对文献(()报道的金属的二次电子发射系数的测量装置进行了如下改装’!!"!#真空室接地&!!"(#设计并制造了一个高为C)GG%直径为!!BGG的圆筒!该圆筒罩着靶头!且圆筒的横截面平行于靶头平面&我们在圆筒的一个横截面"朝电子枪的面#上开了一个高为@@GG"即垂直方向为@@GG#%宽为()GG的方孔以便电子枪发射出来的电子束能轰击在靶头上!该圆筒作为偏置盒"既可正偏置?A#也可负偏置?A##!偏置盒与真空室壁和靶头都是绝缘的"真空室壁与靶头也是绝缘的#&!!"@#用一根无氧

5、铜导线把偏置盒和小电极相连并把偏置电池也与小电极相连&!!这样我们就研制出了绝缘体二次电子发射系数的测量装置!该装置的测量原理是单脉冲电子枪法&与金属的二次电子发射系数测量装置不同!绝缘体二次电子发射系数的测量装置的收集极既能正偏置又能负偏置!该测量装置能测量出原电子能量!高达?ADE#时的绝缘体的!值&该测量装置大致分为三个部分’栅控H电子枪系统%真空系统和电子采集系统!其结构如图!所示&!!图!中的电子枪是脉冲电子枪!在脉冲间隔期间!由于电子枪的栅极与阴极之间加有一个负的电压"称该电压为*栅偏压+!实验时!通常把栅偏压调节在IA)!IB)#!使原电子束截止!不能打到靶面&信

6、号发生器能产生脉宽)&A%重复频率为)&!+K"或更低#的L!)#的矩形脉冲!功率放大器把该L!)#的矩形脉冲通"J过光电转换变成触发光信号!该光信号触发电子枪并控制处在高压电位上的脉冲信号发生器!产生脉宽约(%重复频率为)&!+K或更低的电压幅度为!C)#的栅控电压!使电子枪发射矩形脉冲电子束"脉宽约(%"J"J"收稿日期!())C>)*>!B$!!修订日期!())C>!!>!)基金项目!南京信息工程大学科研基金资助课题"M6CA#作者简介!谢爱根"!"*!,#!男!安徽芜湖人!博士!讲师!研究方向为二次电子发射材料$N

7、发射系数测量装置的研制%?@!"#$%!&"’#(’)*+,"-./)-’01("2#/-3"4-*+0-4*2/’(,-.-45(*2-)"00"*2+(*)"201.’5*(图%!绝缘体二次电子发射系数的测量装置示意图重复频率为6$%78或更低!打在靶上"产生二次电子发射#原电子的能量可由高压电源控制柜来调节#为了使电子枪能正常工作和基本不影响绝缘体材料的二次电子发射系数大小"整个测量过程中真空度需要达到9:%6;’以上#!$"!测量原理和方法!!$%!打开真空室"把已制备的绝缘体材料装