一种电子/离子致解吸产额一体化测试装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电子/离子致解吸产额一体化测试装置及方法，包括标准真空室、真空测试腔体、电子源/离子源、离子泵、粗抽泵、第二涡轮分子泵、第一涡轮分子泵、高纯度标准气体输入管道、压强测试系统、膜片式真空计、温度传感器、制冷系统以及加热盘；第二涡轮分子泵及高纯度标准气体源输入管道与标准真空室的入口相连通，标准真空室的出口与真空测试腔体相连通，真空测试腔体内设置有用于放置样品的样品支架，电子源/离子源正对放置于样品支架上的样品，离子泵、粗抽泵及第一涡轮分子泵均与真空测试腔体相连通，该装置及方法能够实现电子致解吸产额和离子致解吸产额的测试，并且测试温区范围广。

An electronic / ion induced desorption yield integrated testing device and method

The invention discloses an electronic/ion desorption yield integrated testing device and method, including a standard vacuum chamber, a vacuum testing chamber, an electronic/ion source, an ion pump, a rough pump, a second turbomolecular pump, a first turbomolecular pump, a high purity standard gas input pipeline, a pressure testing system and a diaphragm vacuum meter. Temperature sensors, refrigeration systems and heating pans; the second turbomolecular pump and high purity standard gas source input pipeline are connected with the entrance of the standard vacuum chamber, the outlet of the standard vacuum chamber is connected with the vacuum test chamber, and a sample bracket for placing samples is arranged in the vacuum test chamber, and the electronic source/ion source is positively aligned. The sample placed on the sample bracket, the ion pump, the crude pump and the first turbomolecular pump are all connected with the vacuum test chamber. The device and method can realize the test of the electronic desorption yield and the ion desorption yield, and the test temperature range is wide.

【技术实现步骤摘要】
一种电子/离子致解吸产额一体化测试装置及方法
本专利技术涉及一种电子/离子致解吸产额测试装置及方法,具体涉及一种电子/离子致解吸产额一体化测试装置及方法。
技术介绍
电子/离子致解吸产额测试装置在粒子加速器领域、超导回旋质子治疗仪商业化生产领域、地球物理学领域、高功率微波(HighPowerMicrowave,HPM)和脉冲功率器件(PulsedPowerDevices,PPD)领域都有着非常重要的应用价值。电子/离子致解吸产额测试结果对于新一代高能量、高流强和高亮度粒子对撞机真空系统设计与优化、超导回旋质子治疗仪真空系统优化与成本控制、地球物理学中准俘获等离子区形成机制研究、高功率微波和脉冲功率器件中表面闪络现象机理探究有着重要的参考意义。以往的电子/离子致解吸产额测试装置主要分为两类。一类是原位的电子/离子致解吸产额测试装置，一类是独立的电子/离子致解吸产额测试装置。原位测试装置需要一些特定的环境和条件，比如加速器束流环境，由于不同的加速器束流参数和束流类型均不一样，这就限制了电子/离子致解吸产额测试装置的应用范围。而独立的电子/离子致解吸产额测试装置目前并无专用的测试设备，且测试功能单一，比如仅用于常温区和低温区或者常温区和高温区)，入射电子源单一，仅采用电子源或者仅采用离子源。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种电子/离子致解吸产额一体化测试装置及方法，该装置及方法能够实现电子致解吸产额和离子致解吸产额的测试，并且测试温区范围广。为达到上述目的，本专利技术所述的电子/离子致解吸产额一体化测试装置包括标准真空室、真空测试腔体、电子源/离子源、离子泵、粗抽泵、第二涡轮分子泵、第一涡轮分子泵、高纯度标准气体、用于检测真空测试腔体内真空度的压强测试系统、用于检测标准真空室内真空度的膜片式真空计、用于检测样品温度的低温温度传感器及高温常温温度传感器、用于对样品进行加热的加热盘及加热控制系统以及用于对样品进行冷却的制冷系统；第二涡轮分子泵及高纯度标准气体源输入管道与标准真空室的入口相连通，标准真空室的出口与真空测试腔体相连通，真空测试腔体内设置有用于放置样品的样品支架，电子源/离子源正对放置于样品支架上的样品，离子泵、粗抽泵及第一涡轮分子泵均与真空测试腔体相连通；第二涡轮分子泵经气体管路及真空截止阀门与标准真空室的入口相连通。还包括用于为电子源/离子源提供电能的控制电源。所述压强测试系统包括倒置式磁控规管及分离型电离真空计，通过倒置式磁控规管及分离型电离真空计检测真空测试腔体内的压强。还包括用于测量真空测试腔体内残余气体成分的残余气体成分分析仪及残余气体成分分析仪控制电源。倒置式磁控规管上设置有倒置式磁控规管控制电源，分离型电离真空计连接有分离型电离真空计控制电源。第二涡轮分子泵通过气体连接管路与标准真空室相连通，其中，气体连接管路上设置有真空截止阀门。本专利技术所述的电子/离子致解吸产额一体化测试方法包括以下步骤：依次通过粗抽泵、第一涡轮分子泵及离子泵对真空测试腔体进行抽真空；同时打开第二涡轮分子泵，通过第二涡轮分子泵对标准真空室进行抽真空，并通过膜片式真空计测量标准真空室的真空度，使标准真空室的真空度达到预设真空度值；向标准真空室内注入高纯度标准气体，同时加热盘或制冷系统对样品进行加热或制冷，并通过高温常温温度传感器及低温温度传感器检测样品的温度，从而使样品的温度调整至设定温度，再通过电子源/离子源产生的电子束/离子束对样品进行轰击，通过压强测试系统检测轰击前后真空测试腔体内的压强差ΔPM；则样品的电子致解吸产额ηM1为：其中，SM为泵对高纯度标准气体M的有效抽速，qe为电子的电荷量，kB为玻尔兹曼常数，T为真空测试腔体内壁的温度，I为总电流；则样品的离子致解吸产额ηM2为：ηM2＝ΔPMSMke/Is(2)其中，SM为泵对高纯度标准气体M的有效抽速，k为单位Pals-1转化为moleculess-1时的转换系数，Is为样品上入射离子的电流；泵对高纯度标准气体M的有效抽速SM的表达式为：其中，QM为真空测试腔体初始注入高纯度标准气体M的量。依次通过粗抽泵、第一涡轮分子泵及离子泵对真空测试腔体进行抽真空的具体操作为：通过粗抽泵对真空测试腔体进行粗抽真空，再通过第一涡轮分子泵对真空测试腔体进行抽真空，使真空测试腔体的真空度小于10-6mbar，然后通过离子泵对真空测试腔体进行抽真空，使真空测试腔体的真空度小于等于10-9mbar。高纯度标准气体为O2、CO、H2或CH4。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术所述的电子/离子致解吸产额一体化测试装置及方法在具体操作时，先对真空测试腔体及标准真空室进行抽真空，再向标准真空室内注入高纯度标准气体，然后将标准真空室内的高纯度标准气体注入到真空测试腔体内，最后通过电子源/离子源产生的电子束/离子束对样品进行轰击，并根据轰击前后真空测试腔体内的压强差计算样品的电子致解吸产额ηM1及样品的离子致解吸产额ηM2，另外，需要说明的是，在测试前通过加热盘或者制冷系统对样品进行加热或者制冷，通过温度传感器检测样品的温度，以此提高样品的测试温区，另外，在实际操作时，电子源/离子源均可采用脉冲运行模式及直流运行模式，以便实现样品在脉冲运行模式及直流运行模式下电子/离子致解吸产额的测试。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为加热盘22的位置图。其中，1为控制电源、2为电子源/离子源、3为第一涡轮分子泵、4为真空测试腔体、5为倒置式磁控规管、6为第二涡轮分子泵、7为高纯度标准气体源、8为残余气体成分分析仪、9为分离型电离真空计、10为离子泵、11为倒置式磁控规管控制电源、12为残余气体成分分析仪控制电源、13为分离型电离真空计控制电源、14为粗抽泵、15为气体连接管路、16为真空截止阀门、17为样品、18为样品支架、19为膜片式真空计、20为温度传感器、21为标准真空室、22为加热盘、23为高温常温温度传感器、24为加热控制电源、25、制冷系统。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：参考图1及图2，本专利技术所述的电子/离子致解吸产额一体化测试装置包括标准真空室21、真空测试腔体4、电子源/离子源2、离子泵10、粗抽泵14、第二涡轮分子泵6、第一涡轮分子泵3、高纯度标准气体源7、用于检测真空测试腔体4内压强的压强测试系统、用于检测标准真空室21内真空度的膜片式真空计19、用于检测样品17温度的低温温度传感器20及高温常温温度传感器23、用于对样品17进行加热的加热盘22及加热控制系统24以及用于对样品17进行冷却的制冷系统25；第二涡轮分子泵6及高纯度标准气体源7与标准真空室21的入口相连通，标准真空室21的出口与真空测试腔体4相连通，真空测试腔体4内设置有用于放置样品17的样品支架18，电子源/离子源2正对放置于样品支架18上的样品17，离子泵10、粗抽泵14及第一涡轮分子泵3均与真空测试腔体4相连通。需要说明的是，高纯度标准气体为O2、CO、H2或CH4，其中，第二涡轮分子泵6经气体管路15及真空截止阀门16与标准真空室21的入口相连通。本专利技术还包括用于为电子源/离子源2提供电能的控制电源1以及用于测试真空测试腔体4内残余气体成分的残余气体成分分析仪本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电子/离子致解吸产额一体化测试装置，其特征在于，包括标准真空室(21)、真空测试腔体(4)、电子源/离子源(2)、离子泵(10)、粗抽泵(14)、第二涡轮分子泵(6)、第一涡轮分子泵(3)、高纯度标准气体源(7)、用于检测真空测试腔体(4)内压强的压强测试系统、用于检测标准真空室(21)内真空度的膜片式真空计(19)、用于检测样品(17)温度的低温温度传感器(20)及高温常温温度传感器(23)、用于对样品(17)进行加热的加热盘(22)及加热控制系统(24)以及用于对样品(17)进行冷却的制冷系统(25)；高纯度标准气体源(7)及第二涡轮分子泵(6)与标准真空室(21)的入口相连通，标准真空室(21)的出口与真空测试腔体(4)相连通，真空测试腔体(4)内设置有用于放置样品(17)的样品支架(18)，电子源/离子源(2)正对放置于样品支架(18)上的样品(17)，离子泵(10)、粗抽泵(14)及第一涡轮分子泵(3)均与真空测试腔体(4)相连通。

【技术特征摘要】
1.一种电子/离子致解吸产额一体化测试装置，其特征在于，包括标准真空室(21)、真空测试腔体(4)、电子源/离子源(2)、离子泵(10)、粗抽泵(14)、第二涡轮分子泵(6)、第一涡轮分子泵(3)、高纯度标准气体源(7)、用于检测真空测试腔体(4)内压强的压强测试系统、用于检测标准真空室(21)内真空度的膜片式真空计(19)、用于检测样品(17)温度的低温温度传感器(20)及高温常温温度传感器(23)、用于对样品(17)进行加热的加热盘(22)及加热控制系统(24)以及用于对样品(17)进行冷却的制冷系统(25)；高纯度标准气体源(7)及第二涡轮分子泵(6)与标准真空室(21)的入口相连通，标准真空室(21)的出口与真空测试腔体(4)相连通，真空测试腔体(4)内设置有用于放置样品(17)的样品支架(18)，电子源/离子源(2)正对放置于样品支架(18)上的样品(17)，离子泵(10)、粗抽泵(14)及第一涡轮分子泵(3)均与真空测试腔体(4)相连通。2.根据权利要求1所述的电子/离子致解吸产额一体化测试装置，其特征在于，还包括用于为电子源/离子源(2)提供电能的控制电源(1)。3.根据权利要求1所述的电子/离子致解吸产额一体化测试装置，其特征在于，所述压强测试系统包括倒置式磁控规管(5)及分离型电离真空计(9)，通过倒置式磁控规管(5)及分离型电离真空计(9)检测真空测试腔体(4)内的压强。4.根据权利要求1所述的电子/离子致解吸产额一体化测试装置，其特征在于，还包括用于测量真空测试腔体(4)内残余气体成分的残余气体成分分析仪(8)及残余气体成分分析仪控制电源(12)。5.根据权利要求3所述的电子/离子致解吸产额一体化测试装置，其特征在于，倒置式磁控规管(5)上设置有倒置式磁控规管控制电源(11)，分离型电离真空计(9)连接有分离型电离真空计控制电源(13)。6.根据权利要求1所述的电子/离子致解吸产额一体化测试装置，其特征在于，第二涡轮分子泵(6)通过气体连接管路(15)与标准真空室(21)相连通，其中，气体连接管路(15)上设置有真空截止阀门(16)。7.一种电子/离子致解吸产额...

【专利技术属性】
技术研发人员：王洁，王盛，高勇，王锦东，
申请(专利权)人：西安交通大学，西安核理科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61