建立了一個主要由單把脈沖電子槍和一個二次電子收集極構(gòu)成的測量裝置用于室溫下絕緣體二次電子發(fā)射系數(shù)的測量。通過給收集極設(shè)定負(fù)偏壓，本文提出了一種新的電荷中和方法，有效地中和了在測量過程中累積在樣品表面的電荷。采用雙通道示波器對二次電子電流和樣品電流進(jìn)行了測量，根據(jù)相應(yīng)脈沖電流的峰值確定了樣品的二次電子發(fā)射系數(shù)。成功測量了尼龍樣品的二次電子發(fā)射系數(shù)與一次電子能量的關(guān)系曲線，并與文獻(xiàn)測量結(jié)果進(jìn)行了比較，結(jié)果表明本文的測量裝置和測量方法簡單易行。

　　隨著微波技術(shù)的發(fā)展，越來越多的研究表明，降低材料的二次電子發(fā)射系數(shù)δ 對于提升微波管的效率、抑制微波器件中電子倍增擊穿和介質(zhì)窗擊穿有重要的作用，因此開展δ 的測量研究十分必要。

　　一般而言，導(dǎo)體的δ 容易測量，而絕緣體較難。測量絕緣體δ 的關(guān)鍵是如何消除樣品表面累積的電荷或減弱樣品帶電的程度。使用一把脈沖電子槍對δ 進(jìn)行測量，而另一把直流電子槍對測量過程中樣品所帶的正電荷進(jìn)行中和是目前通常的測量方法。此外，其它方法也有報道。文獻(xiàn)采用電荷補(bǔ)償原理，對樣品表面累積的電荷進(jìn)行中和，同時探測樣品表面電位直至表面電荷完全被中和。早期有文獻(xiàn)曾報道對樣品進(jìn)行加熱以釋放樣品表面累積的電荷。文獻(xiàn)采用非常小的電子束電流( < 1 nA) 進(jìn)行δ 的測量，以便盡可能減弱樣品的帶電程度。而文獻(xiàn)則通過改變測量點的位置，以測量所謂無帶電樣品的δ。

　　上述測量方法，雖然有較高的測量精確度，但是存在額外的設(shè)備，如中和電子槍、表面電位探測器、電子束偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)以及小電流檢測系統(tǒng)等，使得這些測量裝置昂貴且測量方法復(fù)雜。對樣品進(jìn)行幾百度加熱后再進(jìn)行δ 的測量，也是不適合常規(guī)高分子材料的。

　　在某些對精確度要求不太高的場合中，迫切需要快速、簡單、較為準(zhǔn)確地測量出絕緣體的δ，鑒于此，本文建立了一個主要由單把脈沖電子槍和一個二次電子收集極構(gòu)成的測量裝置用于室溫下絕緣體δ 的測量。基于負(fù)偏壓的收集極，本文提出了一種新的電荷中和方法，有效地中和了在測量過程中累積在樣品表面的電荷。在此基礎(chǔ)上，成功測量了尼龍樣品的δ 與一次電子能量的關(guān)系曲線，并與文獻(xiàn)測量結(jié)果進(jìn)行了比較，結(jié)果表明本文的測量裝置和測量方法簡單易行。

1、測量裝置

　　圖1 所示的是測量絕緣體δ 的裝置示意圖。當(dāng)電子槍發(fā)出的一次電子(PE) ，穿過收集極上的圓孔，垂直轟擊到樣品表面時，從樣品表面就有二次電子(SE) 的發(fā)射。一次電子的能量由直流高壓穩(wěn)壓電源(HVDC) 提供，其能量范圍為20 ～3000 eV。調(diào)節(jié)電子槍燈絲電流或調(diào)制極電位可以在0.5 ～2 μA范圍內(nèi)改變電子束束流。脈沖信號發(fā)生器加在電子槍的調(diào)制極上，分別可以觸發(fā)電子槍輸出單次脈沖電子束( 脈沖寬度約為450 μs) 、觸發(fā)電子槍輸出周期性脈沖電子束( 重復(fù)頻率約為100 Hz) 或者讓電子槍不輸出任何電子。測量時，真空室內(nèi)的真空度約為(2 ～ 4) × 10 ^-4 Pa。被測材料為80 μm 厚的尼龍( Nylon) 樣品，樣品與下方的金屬樣品托(Holder) 緊密相貼并通過電阻R1接地。正負(fù)極性相反的40 V電池給收集極提供正偏壓或負(fù)偏壓，分別用于δ 的測量和樣品表面電荷的中和。

圖1 測量絕緣體δ 的裝置示意圖

5、結(jié)論

　　實驗研究表明，在絕緣體δ 的測量過程中，樣品表面累積的正電荷造成δ 的下降。采用負(fù)偏壓收集極和單把脈沖電子槍的配合，不僅能有效地中和樣品表面累積的正電荷，而且能較為準(zhǔn)確地測量出δ。測量結(jié)果與文獻(xiàn)結(jié)果基本一致，表明本文提出的測量裝置和方法簡單易行。

　　在減小測量誤差方面，今后可以嘗試兩個方面。第一，通過測量二次電子能譜的分布，確定出中和后樣品表面的負(fù)電位，以減小一次電子能量的偏差。第二，優(yōu)化測試裝置的結(jié)構(gòu)，縮短裝置的響應(yīng)時間，以進(jìn)一步提高測量精度。