[发明专利]一种光阴极材料光电子发射性能评测装置及其评测方法

权利要求书

1.一种光阴极材料光电子发射性能评测装置，其特征在于，所述评测装置包括：真空腔室、真空抽气系统、真空度测量系统、光阴极组件、电源系统、光电子成像系统、数据采集系统、激光激发系统以及聚焦面镜；其中，真空腔室的表面分别通过法兰口连接真空抽气系统和真空度测量系统；在真空腔室表面分别设置有机械安装法兰口和供电连接法兰口，光阴极组件通过机械安装法兰口进入真空腔室内，并安装在其内部的连接固定架上，在供电连接法兰口内设置有多个电极，电极的一端在真空腔室内，连接至光阴极组件，电极的另一端在真空腔室外部，与电源系统相连接；在真空腔室的表面与光阴极组件相对，通过观察窗法兰口安装光电子成像系统；在真空腔室内设置聚焦面镜，聚焦面镜的焦点位于光阴极组件中的光阴极材料的表面；在真空腔室的表面设置有激光入射法兰口，安装透明的材料形成入射窗口，位于真空腔室外的激光激发系统发出激光束通过入射窗口入射到聚焦面镜上反射，反射后汇聚到焦点；通过改变激光束的入射位置，调整入射至光阴极材料表面的角度。 

2.如权利要求1所述的评测装置，其特征在于，所述光阴极组件包括：光阴极材料、阳极、光阴极材料固定架和阳极固定架；其中，阳极为金属栅网结构，设置在阳极固定架上；光阴极材料设置在光阴极材料固定架上，光阴极材料固定架采用介电材料；光阴极材料固定架和阳极固定架分别通过连接件连接至真空腔室内部的连接固定架上，从而将光阴极组件安装在真空腔室内。 

3.如权利要求1所述的评测装置，其特征在于，所述激光激发系统包括激光器、反射镜和位移装置，激光器发出激光束至反射镜，反射镜安装在位移装置上，由位移装置带动反射镜移动，从而带动激光束光路移动，实现激光束的入射位置连续变化。 

4.如权利要求1所述的评测装置，其特征在于，所述光电子成像系统包括透明的观察窗、荧光屏和图像采集装置；观察窗通过观察窗法兰口安装在真空腔室的表面；荧光屏通过安装架安装在观察窗的内侧；图像采集装置通过安装架安装在观察窗的外侧。 

5.如权利要求1所述的评测装置，其特征在于，所述数据采集系统通过在真空腔室表面的数据采集法兰口与真空腔室连接，包括真空机械传动杆、位置调节架、引线电极、法拉第杯、电流表和计算机；其中，通过数据采集法兰口安装真空机械传动杆，真空机械传动杆的一端位于真空腔室内，连接位置调节架，在位置调节加上安装法拉第杯；真空机械传动杆的另一端位于真空腔室外，通过在真空腔室的外部操作真空机械传动杆，调控位置调节架的位移；数据采集法兰口内设置有引线电极，引线电极的一端在真空腔室内，与固定在法拉第杯尾部的金属导线连接；引线电极的另一端在真空腔室外，连接至真空腔室外部的电流表，电流表连接至计算机。 

6.如权利要求1所述的评测装置，其特征在于，进一步包括多个固定激光入射法兰口，在真空腔室的表面，呈规律性间隔分布，在每一个固定激光入射法兰口内安装有透明的材料形成窗口。 

7.如权利要求1所述的评测装置，其特征在于，所述聚焦面镜采用旋转抛物面反射镜，光阴极组件中的光阴极材料的表面平行于旋转抛物面反射镜的旋转对称轴，位于真空腔室外的激光激发系统发出激光束通过入射窗口平行于光阴极材料的表面入射到旋转抛物面反射镜上，反射至焦点处的光阴极材料的表面。 

8.一种光阴极材料光电子发射性能的评测方法，其特征在于，所述评测方法包括以下步骤： 

1)将预测量的光阴极材料通过光阴极材料固定架安装到光阴极组件中，再将光阴极组件通过机械安装法兰口进入真空腔室内，并安装在其内部的连接固定架上，最后将机械安装法兰口与真空腔室连接固定； 

2)用导电连接线将电源系统与供电连接法兰口的真空腔室外部电极对应连接好，为光阴极组件中的光阴极材料提供阴极电压，并将阳极接地，利用导电连接线将真空腔室的表面接地； 

3)启动真空腔抽气系统，对超高真空腔室内部抽真空，同时，通过真空度测量系统实时测量超高真空内的真空度； 

4)当真空腔的真空度优于5×10^-9τ时，打开电源系统向光阴极材料供电，使光阴极材料的表面与阳极之间产生均匀电场，缓慢加载阴极电压，最后使得电场强度达到兆伏特每米量级； 

5)打开激光激发系统产生激光束，并适当调节光路，使激光束入射至预测量的光阴极材料的表面，此时，光阴极材料产生光电子发射，在电场的作用下，光电子将穿越阳极的金属栅网结构的网孔，经过真空腔室的等电势自由场，轰击到对面的荧光屏上或法拉第杯中，分别形成光电子横向分布图像，即荧光屏上的横向位置代表光阴极材料发射光电子的横向分布，或测量得到总光电子发射束流； 

6)通过调整激光束的入射位置，改变入射至聚焦面镜的位置，从而改变入射角度，并通过调整激光光束的波长和偏振态，在不同的测量条件下利用图像采集装置记录光电子横向分布图像，利用法拉第杯测量总光电子发射束流，通过光电子横向分布图像，得到光电子角分布数据；再利用电场参数推演得到光电子横向动量分布数据以及热发射度数据；进而利用总光电子发射束流参数推演得到光电子发射亮度数据，由此，可以在不同激光入射角度、不同激光波长、不同激光偏振态测量条件下，测量得到总光电 子发射束流、光电子角分布、光电子横向动量分布以及由上述参数推演得到的亮度和热发射度； 

7)光阴极材料的光电子发射性能参数测量完成后，缓慢降低阴极电压，最后关闭向光阴极材料提供阴极电压的电源系统。