Способ определения коэффициента отражения электронов по энергии

Союз Советских Социалистических РеспубликОп ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТВДЬСе ВУ(21) 2 3 6 585 3/181) М. Кл Н 01 3 37/00 и И судврственньи комитетавета Министров СССРпо делом иэааретенийи открытий(2) Авторы изобретен 71) Заявител зпко-технический институт АН Бел ой ССР 54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНР Я КОЭФФИЦИЕНТ ОТРАКЕН 11 Я ЭЛЕКТРОНОВ ПО ЭНЕРГИИачитсльныс оказывалп результат, оэффициенгии составИзобретение относится к области экспериментальной физики, изучающей взаимодействие электронного пучка с веществом и может быть использовано при рассмотрении поведения потока электронов в электронно-лучевых плавильных и сварочных устройствах.Известны способы определения коэффициента отражения электронов 1, 12, основанные на облучении мишени потоком электронов, измерении первичного и вторичного токов, тока мишени, по которым и определяется,коэффициент отражения электронов по энергии,Известен способ определения коэффициента отражения электронов по энергии, основанный на облучении мишени в твердом состоянии потоком электронов, ускоренных анодным напряжением рпорядка тысяч вольт и измерении первичных и вторичных токов 13.Существенным недостатком прототипа является то, что определение энергии отраженных электронов производится непосредственно по токам, величина которых очень мала (порядка микроампер) и для их точного измерения требуется дорогостояшая аппаратура. К тому же пезнпогрешности при их измерениибольшое влияние на конечныйпоэтому точность определения кта отражения электронов по эперляет 5%Целью изобретения является повышениеточности измерений.Цель достигается тем, что в способе, основанном на облучении мишени потоком электронов, ускоренных анодным напряжением, 1 оо одновременно с облучением мишени потоком электронов на нее подают дополнительное напряжение в интервале от 20 В до анодного и измеряют температуру нагрева мишени, потом облучение мишени прекра, шают, осуществляют косвенный подогревмишени до той же температуры и определяют энергию, переданную при этом мишени, затем косвенный подогрев мишени прекращают и вновь облучают ее потоком электронов, ускоренных напряжением, равным 2 о сумме начального анодного и дополнительного напряжений и измеряют полученное значение температуры нагрева ми 1 пени, потом вторично облучение мишени прекращают, осуществляют косвенный подогревее до полученного значения температуры и определяют энергию, переданную при этом мишени, а затем определяют коэффициент отражения электронов по энергии как разность между единицей и отноцением энергий, переданных мишени при втором и первом косвенных подогревах.На чертеже представлен один из возможных вариантов устройства, реализующего предложенный способ.Устройство содержит вакуумную камеру, внутри которой установлена электронная пушка типа Пирса, содержащая катод 1, фокусирующий электрод 2, анод 3 и мишень 4 с термопарой 5 и нагревателем б. Кроме того, предусмотрены источник 7 напряжения Ь и источник 8 анодного напряжения 1 р,Предлагаемый способ реализуется следующим образом.Мишень 4 облучают потоком электронов, ускоренных анодным напряжением величиной д, от источника 8. Для возвращения на мишень отраженных электронов на нее подают от источника 7 напряжение Ьр величина которого 20+р В. Изменяя пос.ледовательно напряжение от 20 В до ( В, возвращают на мишень отраженные электроны, имеющие энергии дорэВ,тем самым исследуя весь энергетический спектр электронов. Под воздействием первичных электронов и тех отраженных, которые возвращены напряжением Ьу, мишень 4 нагревается до температуры Т, измеряемой термопарой 5..Затем отключают анодное напряжение у и напряжение Ь . С помощью нагревателя б мишень 4 нагревают до температуры Т , определяя при этом энергию Е переданную мишейи нагревателем.Так как мишень 4 в обоих случаях была нагрета до одной температуры, значит, сообщаемые ей энергии равны1(Рф +ЬР) =Е 1 (1),где 1 первичный ток,На третьем этапе, отключив нагреватель 6, облучают мишень 4 потоком электронов, ускоренных напряжением р", равным сумме начального анодного напряжения р и напряжения Ь, ранее подаваемого на мишень 4;у + Др ф)Падающие на мишень 4 электроны имеют ту же энергию, что и на первом этапе, ио отраженные электроны не возвращаются на мишень 4, так как потенциал мишени равен нулю, поэтому она нагревается до менее высокой температуры Т, которую измеряют термопарой 5. Послс этого бл и ии( минн ин 4 ирекра.шают и впгвь нагреван)т ее с имощьн на.гревателя 6 до температуры Т, определяя при этом передаваемун энергин Е.Так как энергии падаюних электроновна первом и третьем этапах равны, то1 р(у, +Ьу) - К 1 ру=-Е,На основании равенств (1) и (2) мож 10 но написатьЕ - КЕ =Е,откудаКгпвЕ15В качестве конкретного примера рассмотрим определение энергии, уносимой электронами при отражении от поверхности мишени, изготовленной из никеля.Мишень, помещенную в описанную уста новку, облучают потоком электронов, ускоренных анодным напряжением ф, =-1946, Ов На мишень от дополнительного источника подано напряжение Ьу =206, Ов.Таким образом, отраженные электроны,имеющие энергию менее 206 эВ, будут возвращены на мишень, которая нагревается при этом до температуры Т =295,6 К. Затем отключают анодное напряжение и на.пряжение, подаваемое на мишень, и вклюЗ 0 чают нагреватель. Энергию, передаваемуннагревателем мишени, определянт как произведение силы тока 1, протекающего через нагреватель, н величины падения напряжения р на нагревателе. При нагревания. до температуры Т эти величины имели следующие значения 1=0,13055 А, у= =18625 В.После этого на анод подают напряжение р =2152,0 В, потенциал мишени рз вен нулю, Под воздействием электронов мишень нагрелась до температуры Т=-293,8 К, При косвенном нагреве до этой же температуры ток и,падение напряжения составили 1 =0,08490 А, 1 =0,12045 В. Расчет, произведенный по формуле45 1 н фн1 Ждал следующий результат К =-0,579.Таким образом, предложенный способпозволяет определять уносимую ограженными электронами энергию в устройствах, предназначенных для электронно-лучевой обработки объектов. Так, как расчет производится не по первичному и вторичному токам, а по энергиям, передаваемым нагревателем мишени, величины которых на несколько 55 порядков больше и их точное измерениене представляется затрудните ьн ы м, точность определения повысилась и си тавля.ет ОЮ,.6 (Щ 6 форПщла агзабретения щночко н Ануа Составитель Ю. КутепинТехред О. Луговая Корректор П.Макаревич Тираж 960 Подписное едактор И. Нубииаказ 458/48НИИ(И Г а Министров С(Скрытнй4 гун.роектнаи,осупо8085, илиаг г дарственного комитета Сов(делам изобретений и о Москва, Ж 35, Раушская П Патент, г. Ужгород,Способ определения коэффициента отражения электронов цо энергии, основанный на облучении минн ни потоком электронов, ускоренных анодцым напряжением, отли 5 чаюи 4 ийся тем, что, с целью повышения точности измерений. одновременно с облучением мишени указанным потокам электронов на нее подают дополнительное напряжение в интервале от 20 В до анодного н измеряют 1 О температуру нагрева мишени, потом облучение мишени потоком электронов прекращают, осуществляют косвенный подогрев мишени до той же температуры и определяют энергию, переданную при этом мишени, затем косвенный подогрев мишени прекращают и вновь облучают ес потоком электронов, ускоренных напряжением, равным сумме начального ацодного и дополнительного напряжений и измеряют полученное значение температуры нагрева миц(еци, по.том вторично облучение мн(цени прскрац(ают, осуществляют косвенный подогрев еедо полученного значения температуры н опре.деляют энергию, переданнук при этом мишени, а затем определяют коэффициент строения электронов по энергии как разностьмежду единицей и отношением энергий, пе.реданных мишени при втором и первом косвенных подогревах.Источники информации, принятые во внн.мание при экспертизе:1. Патент США37756 О,кл. О 0137/26, 1973.2. Добрецов Л. Н., Гомоюнова М. В.Эмиссионная электроника; М., Наука, 966,с. 317 - 318,3. Бронштейн И. М., Фрайман Б. С. Вторичная электронная эмиссия. М., 1 пука, 1969, с. 16 - 9.