利用不同的安表/电压源测量离子束

2012-02-27 14:43:35来源: 互联网

离子源用以获得离子束的装置。在各类离子源中,用得最多的是等离子体离子源,即用电场将离子从一团等离子体中引出来。这类离子源的主要参数由等离子体的密度、温度和引出系统的质量决定。属于这类离子源的有:潘宁放电型离子源射频离子源、微波离子源、双等离子体源、富立曼离子源等。另一类使用较多的离子源是电子碰撞型离子源,主要用于各种质谱仪器中。此外,离子源还有表面电离源、光致电离离子源、液态金属离子源等类型。 离子束照射和掺杂的过程是非热平衡过程,因此用这种方法可以获得用一般冶金和化工方法无法得到的新材料。能量较低(50~400keV)的专门用于离子注入的小型加速器“离子注入机”,已成为一种专门设备,体积相当于一台电子显微镜或高压示波器,使用维护都很方便(见彩图[通用的200keV离子注入机])。在类金刚石材料、高温超导材料、磁性材料、感光材料等的研究中,已广泛应用离子束,一门新兴的冶金学──“离子注入冶金学”正在形成。

  测量方法

  如果离子源偏离地电位,那么离子收集电极多半处在地电位。在这种情况下,可以使用简单的真空同轴接头来进行从收集电极到皮安计的连接。图4-16示出6485型皮安计从离子收集电极测量电流的情况,这时仪器工作在地电位。

  

6485型皮安计从离子收集电极测量电流

 

  然而,如果离子源处在地电位,离子收集电极必须偏离地电位。6485型皮安计只能偏离地电位大约42V,所以必须使用能够浮地电位达500V的6487型皮安计。图4-17是6487型皮安计浮地测量离子束的一个例子。

  

6487型皮安计浮地测量离子束的一个例子

 

  皮安计的高端通过三同轴的真空接头连到离子收集电极。皮安计的低端由电压源偏离地电位。出于安全的考虑,当偏置电压大于42V时,应当使用三同轴的真空接头。6487型皮安计能够浮地高达500V。

  如果无法找到三同轴的真空接头,可以在绝缘的BNC连接处构建金属安全屏蔽(图4-18)。将该金属安全屏蔽接地。

  

在绝缘的BNC连接处构建金属安全屏蔽

 

  如果对地的浮地电压小于42V,绝缘的BNC接头就不需要安全屏蔽。

  完成电路连接之后,接通偏置电压,在没有离子束电流的情况下进行电流测量,以验证系统能够正常工作。如果这时的电流比要测量的电流大得多,系统中一定存在着寄生泄漏通路,必须将其纠正。

  我们常常需要把离子束电流与时间的函数关系画成曲线。此项工作可以使用皮安计的模拟输出功能来完成或者使用IEEE-488总线或 RS-232接口来采集读数,再用绘图编程软件包(例如ExceLINX)或图表软件将其画成曲线。

关键字:安表  电压源  离子束

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2012/0227/article_14590.html
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