2.2.1 金属材料二次电子测量原理与平台
由于表面污染、氧化、硫化和实际加工条件不同，同种材料的二次电子发射特性可能在很大范围内发生变化和波动。在大功率微波部件的微放电数值模拟与分析研究中，这些变化极大地影响微放电阈值功率。因此，需要首先针对特定工艺条件与表面状态下的样件进行二次电子发射实验测量研究，获取必需的基础数据。
图2-1所示为基于超高真空（ultra high vacuum，UHV）腔的二次电子发射测量装置。该装置由UHV腔体、样品传输通道、样品位置调节装置、电子枪、离子枪、样品电流收集平台、高精度皮安电流表、数据收集和处理系统等构成。UHV腔体由两级腔体组成：一级为进样腔，采用机械泵抽真空，真空度≤1 Pa；另一级为UHV测试腔体，用于二次电子发射特性的测试，采用机械泵、分子泵和离子泵联合抽真空，真空度≤10-7 Pa；两级真空腔之间采用机械隔断，可有效提高UHV腔体的真空度。该装置采用电子枪作为入射电子束源，采用离子枪进行样品表面清洗。测试平台中配备了电流收集装备和电子收集法拉第杯，用于二次电子测量中透射电子或二次电子的收集。其中，用于从样品台收集电流进行测量的电流表具有较高的测试精度，能够测量皮安（pA）量级的微弱电流。
图2-1 基于超高真空腔的二次电子发射测量装置
针对金属样片，采用偏压电流法[1-2]进行SEY和二次电子能谱的测试，如图2-2所示。测试系统由电子枪（20～5 000 eV）、样品电流收集台、皮安电流表等组成。本节主要关注不同入射角度下的SEY和二次电子能谱。
图2-2 二次电子发射实验测量原理示意图
当入射电子束以一定能量和角度入射材料表面时，产生二次电子，其产额δtotal由出射电流和入射电子束电流的相对比值决定，由下式计算得到：
式中，Iinc——入射总电流，A；
Ic——在样品电流收集台上收集得到的电流，A。
金属二次电子发射特性测试平台测量入射总电流Iinc时，首先在样品台上施加+500 V偏压（该偏压的具体量值可根据需要收集的电子能量范围进行调整），降低因电子在空间中随机扩散所造成的测量误差，使得收集到的入射总电流更符合物理实际；当测量在样品电流收集台上收集得到的电流Ic时，在样品台上施加-20 V偏压，使得较低能量的电子能够从样品表面逃逸，提高测试准确度。由此方法也可近似获得低能（入射电子能量低于20 eV）时的二次电子发射。
二次电子的能谱一般可通过能谱分析仪直接测试得到。