[发明专利]用于真空电子器件的强流电子注能散测量系统及测量方法

权利要求书

1.一种强流电子注能散测量系统，其特征在于，包括一个真空腔体(101)、一个二极铁电磁体(201)、一个双狭缝铜体(301)、一个YAG探测器(401)和一个CCD图像采集器(501)；

所述真空腔体(101)是一个扁平的且横截面呈矩形的真空腔体，其纵向与水平面平行，且由无磁金属材料制成，内部真空度为1×10^-6Pa数量级；

所述二极铁电磁体(201)的两极分别安装在所述真空腔体(101)的上下两面，以在所述真空腔体(101)内产生垂直于水平面的均匀磁场；

所述双狭缝铜体(301)安装在所述真空腔体(101)的内部，由无氧铜制成，用于将强流电子注变成弱流电子注，并准直进入真空腔体(101)；

所述电子YAG探测器(401)位于所述双狭缝铜体(301)出射的电子注流偏转90度的方向上，其由掺入Ce元素的晶体制成，用于探测电子注空间密度分布；

所述CCD图像采集器(501)位于正对着YAG探测器(401)的随动平台(9)上，用于捕捉YAG探测器(401)上生成的电子能散图像。

2.如权利要求1所述的强流电子注能散测量系统，其特征在于，所述真空腔体(101)包括：

一个观察窗(6)，用于传递电子注空间密度探测器的图像到图像采集器上；

一个前接口(1)和一个后接口(2)，所述前接口(1)和后接口(2)用于连接用于连接外部设备。

3.如权利要求1所述的强流电子注能散测量系统，其特征在于，所述二极铁电磁体(201)的磁场是均匀度误差不大于1％的弱磁场并可调节，以使穿过所述双狭缝铜体(301)的微电子注主体偏转90度，打在所述YAG探测器(401)上，所述二极铁电磁体(201)所产生均匀磁场覆盖整个真空腔体。

4.如权利要求1所述的强流电子注能散测量系统，其特征在于，所述双狭缝铜体(301)包括两个铜条(4)和一个铜体(3)，所述两个铜条(4)的相对一侧形成“凹”字形并相互对准，从而形成两个沿着电子注入射方向依次排布的两个狭缝，且所述双狭缝铜体(301)具有一个冷却装置。

5.如权利要求1所述的强流电子注能散测量系统，其特征在于，所述YAG探测器(401)位于所述双狭缝铜体(301)出射的电子注流偏转90度的方向上，由一个L型支架支撑在双狭缝铜体(301)上，其中L型支架由无磁金属材料制成。

6.如权利要求1所述的强流电子注能散测量系统，其特征在于，所述随动平台(9)安置在一个光学平台(8)上，随动平台(9)与所述YAG探测器(501)同步运动。

7.如权利要求6所述的强流电子注能散测量系统，其特征在于，所述光学平台(8)包括一个伺服电机和与伺服电机连接的用于控制双狭缝铜体(301)运动的双狭缝铜体运动轴(5)，该双狭缝铜体运动轴(5)与所述双狭缝铜体(5)的铜体(3)连接。

8.一种强流电子注能散测量方法，应用于权利要求1至7中任一项所述的强流电子注能散测量系统中，其特征在于，包括如下步骤：

形成一个上沿具有前冲的高压脉冲波形，测得前冲峰值U_A，平顶电压U_B，前冲电压差U_AB＝U_A-U_B；

使所述强流电子注的主体偏转90度打在一个电子注空间密度探测器(401)上；

捕捉所述电子注空间密度探测器(401)上的电子密度分布图像，在该图像上找出反映加速电子注的脉冲波形中U_A、U_B所对应的电子能量位置，位置a的能量E_A是电子具有的最高能量，狭小的亮区间的高位b对应电子能量E_B，而狭小亮区低位b₂对应电子能量E_B2；

对所述电子密度分布图形中的b₂-b区间做横向中间扫描，以能量为纵坐标，亮度为横坐标，就得出电子注能散的电子空间密度分布亮度曲线，根据该亮度曲线计算出该曲线的积分曲线，此积分曲线就是电子注相对能散分布。

9.如权利要求8所述的强流电子注能散测量方法，其特征在于，

其中能散量在电子密度分布图形上ΔE的大小与距离L_bb2相对应，而对应于前冲电压差UAB的能谱区间EA-EB在能谱图上对应的距离是L_ab，所述能散量ΔE＝(L_bb2/L_ab)·eU_AB，并且相对能散分辨率为ΔE/E_B＝(U_AB/U_B)·(L_bb2/L_ab)。