2.1固体介质材料的二次电子发射特性口二次电子发射特性测量装置总体结构自主研发的二次电子发射系数测量装置，主要包括送样室和测量室的双真空腔体设计送样室用于存放待测样品。外接设备包括电流测量装置、偏压装置、控制分析装置等目前已经为北京773研究所、华北电力大学、南京工业大学、国防科技大学等科研机构提供了测试服务送样室测量室放气阀样品托工次电子5块量分析系售电子枪温控系统0真空计真空计电子枪控制测量室阀、机械泵控制分子泵控制离子泵控制送样室-16-《高电压绝缘专论》Xi'anJiaotongUniversity
Xi’an Jiaotong University 《高 电 压 绝 缘 专 论》 -16- 2.1 固体介质材料的二次电子发射特性 p 二次电子发射特性测量装置总体结构 自主研发的二次电子发射系数测量装置，主要包括送样室和测量室的双真空腔体设计， 送样室用于存放待测样品。外接设备包括电流测量装置、偏压装置、控制分析装置等。 目前已经为北京773研究所、华北电力大学、南京工业大学、国防科技大学等科研机构 提供了测试服务
2.1固体介质材料的二次电子发射特性口二次电子发射特性测量装置一收集装置口收集极结构是实现二次电子发射特性精确测量的关键技术之一，如日本九州工业大学（杯状收集极）：日本KEK（平板型收集极）法国宇航材料研究局（ONERA）、美国普林斯顿大学和犹他州立大学均采用半球型收集极口为提高二次电子收集效率，收集极加正偏压，正偏压在提高收集效率的同时也会影响入射电子轨迹，造成电子束减速和发散。电子枪电子通收集极收集极1屏蔽栅网，道腔局部放大屏蔽栅网俯视图+100oV+100V示波器2电流放大屏蔽栅网接地，电子通过率约为90%-17-《高电压绝缘专论》Xi'an Jiaotong University
Xi’an Jiaotong University 《高 电 压 绝 缘 专 论》 -17- 2.1 固体介质材料的二次电子发射特性 p 二次电子发射特性测量装置—收集装置 p 收集极结构是实现二次电子发射特性精确测量的关键技术之一，如日本九州工业大学 （杯状收集极），日本KEK（平板型收集极），法国宇航材料研究局(ONERA)、美国普 林斯顿大学和犹他州立大学均采用半球型收集极。 p 为提高二次电子收集效率，收集极加正偏压，正偏压在提高收集效率的同时也会影响入射 电子轨迹，造成电子束减速和发散。 屏蔽栅网接地，电子通过率约为90%
2.1固体介质材料的二次电子发射特性口二次电子发射的数值仿真k92美国Vaughan 8()= 8(0)(1入射电子-630背散射电子真空2元1.351.30-E.=500eVE.=750eV1.25k=2.0...-1.51.20--k=1.01.100-450-60°1.051.000102030405060Angle测量了Ein=500eV、750eV时()的变化规律，实测数据与k=1.5时较接近。采用CASINO软件仿真不同入射角度下材料内部入射电子轨迹-18-《高电压绝缘专论》Xi'an Jiaotong University
Xi’an Jiaotong University 《高 电 压 绝 缘 专 论》 -18- 2.1 固体介质材料的二次电子发射特性 �(�) = �(0)(1 + �� 2 2� ) p 二次电子发射的数值仿真 美国Vaughan 采用CASINO软件仿真不同入射角度下 材料内部入射电子轨迹 测量了Ein=500eV、750eV时δ(θ)的变 化规律，实测数据与k=1.5时较接近
2.1固体介质材料的二次电子发射特性口二次电子发射特性测量结果一二次电子发射系数口主要性能：高表面闪络阈值、高机械强度、较好的热膨胀系数及热导率、良好的机械加工性能、低介电常数、低介质损耗等口无机材料：氧化铝陶瓷（Al,O）、石英玻璃(SiO2)口有机高分子材料：聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene，PTFE)、聚乙烯(PolyethylenePE)、聚酰亚胺(Polyimide，PI)、交联聚苯乙烯(Cross-linkedPolystyrene，CLPS)表·2-1介质材料的二次电子发射系数测量结果PEPTFE10材料名称。本文测量值?Oma/Ema(eV)衰减系数s其他研究者测量值Omax/Emax(eV)ALO,CLPS1.283.0/300[130],2.25/375[131]Sio,PIPTFE.1.50/4000.81.31.2.39/270l131,PE1.60/5004.7/600[132], 7.2/850[133],AlOs7.80/1400.3.960.69.0/2000[134]1.712.1/400(135],SiO23.10/600.1.399.CLPS.2.50/400.1.301.8/150[124],PI-1.57/3000.2无机材料的SEY明显大于有机聚合物材料，聚合0.02468100物材料的SEY比较接近。不同聚合物材料的s基E./Emm本一致，约为1.3；无机材料的s参数较大归一化SEY曲线-19-《高电压绝缘专论》Xi'an Jiaotong University
Xi’an Jiaotong University 《高 电 压 绝 缘 专 论》 -19- 2.1 固体介质材料的二次电子发射特性 p 无机材料：氧化铝陶瓷(Al2O3)、石英玻璃(SiO2)； p 有机高分子材料：聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene，PTFE)、聚乙烯(Polyethylene， PE)、聚酰亚胺(Polyimide，PI)、交联聚苯乙烯(Cross-linked Polystyrene，CLPS) p 二次电子发射特性测量结果—二次电子发射系数 p 主要性能：高表面闪络阈值、高机械强度、较好的热膨胀系数及热导率、良好的机械 加工性能、低介电常数、低介质损耗等。 无机材料的SEY明显大于有机聚合物材料，聚合 物材料的SEY比较接近。不同聚合物材料的s基 归一化SEY曲线 本一致，约为1.3；无机材料的s参数较大
2.1固体介质材料的二次电子发射特性口动态二次电子发射系数内二次电子会形成局部的电场中心，阻碍其他电子进一步逸出。随着入射电子的不断轰击，表面积累的电荷量越来越多，导致产生的SEY不断减少，最终SEY和表面电荷会趋向于自洽平衡状态(self-consistentsteadystate)，SEYl。I(t) = [ + (It=0 - 10)exp(-t/t)电子枪二次电子收集极0.30.2I=I+I栅网0.1vi脉冲信号0.0sueno发生器-0.110.2=1+1智IRlict0.3偏压样品台-0.41+100Vsmax-0.50100200300400500600Time / μs电流放大器1示波器-20-《高电压绝缘专论》Xi'an Jiaotong University
Xi’an Jiaotong University 《高 电 压 绝 缘 专 论》 -20- 2.1 固体介质材料的二次电子发射特性 p 动态二次电子发射系数 内二次电子会形成局部的电场中心，阻碍其他电子进一步逸出。随着入射电子的不断轰击， 表面积累的电荷量越来越多，导致产生的SEY不断减少，最终SEY和表面电荷会趋向于自洽 平衡状态(self-consistent steady state)，SEY≈1。 R e e e e e e e e e e e e e e e e e e e 二次电子 内二次电子 �(�) = �∞ + (��=0 − �∞)exp(− � �)