GaAs光電陰極是一種負電子親和勢光電陰極，具有量子效率高、發(fā)射電子能量和角度分布集中的優(yōu)點。

因而在微光像增強器、半導體敏感器件、自旋極化電子源等眾多領域得到了廣泛的應用[1]，但GaAs光電陰極的制備過程卻極為復雜，對制備工藝和條件都有嚴格要求。目前GaAs光電陰極的制備都主要依賴熟練操作人員進行手工操作，這種操作方式不盡浪費大量人力物力，而且制備質量和效率得不到保證。而在制備過程中普遍采用的在線光譜響應測試儀[2]，只能用于陰極制備后的光譜響應曲線測試，評估陰極的制備質量，它對陰極制備過程中的許多其它信息量，如真空度、銫源和氧源電流等，都沒有實時采集功能，更沒有對銫（氧）源電流的計算機控制和制備過程的自動化，從而大大的制約了我國GaAs光電陰極制備工藝的理論研究、制備質量和效率的提高。本文利用CAN總線可靠性高、成本低、配置靈活和傳輸速度快等優(yōu)點[3～5]，設計了一套基于CAN總線的GaAs光電陰極制備測控系統(tǒng)，可實現(xiàn)上述信息的實時測試和銫（氧）源電流的自動控制。

　　1　測控系統(tǒng)組成

　　根據(jù)GaAs光電陰極制備工藝的要求，我們設計了如圖1所示的GaAs光電陰極制備測控系統(tǒng)原理框圖。該測控系統(tǒng)由三大部分構成：超高真空激活系統(tǒng)、計算機和外圍測控設備，其中超高真空激活系統(tǒng)是用于GaAs光電陰極制備（加熱凈化和銫氧激活）的，制備過程中的多種信息量可通過外圍測控設備與計算機相連。測控設備共分兩部分，一部分完成光電流、光譜響應曲線的測試，另一部分完成真空度的測試以及銫（氧）源電流信號的測試和控制。

　　第一部分相當于一個光譜響應測試儀，光譜響應曲線測試時，先由計算機控制光柵單色儀輸出一定波長的單色光并照射到陰極面，陰極產生微弱的光電流，光電流放大后經(jīng)A/D轉換為數(shù)字信號，計算機將該信號和對應的單色光輻射功率進行數(shù)據(jù)處理，就得到陰極的光譜響應曲線[2]。這一部分中沒有用到CAN總線，本文中將不作介紹，重點介紹的是第二部分。在第二部分中，真空度、銫（氧）源電流信號是通過CAN總線實現(xiàn)測控的，測控信號通過USB-CAN轉換器與計算機相連。這部分的設計，結合了CAN與USB總線的優(yōu)點，從而能實現(xiàn)更靈活的通信任務和更強大的信號測控功能。

圖1 GaAs光電陰極制備測控系統(tǒng)原理框圖

　　2　測控系統(tǒng)硬件設計

　　2.1 USB-CAN轉換器硬件設計

　　USB-CAN轉換器實現(xiàn)USB與CAN兩種總線之間的協(xié)議轉換，如圖2所示為其結構框圖。圖中微控制器89C52負責轉換器的監(jiān)控任務以及CAN與USB總線的通信任務。CAN控制器接口電路采用SJA1000和82C250，USB控制器接口電路采用USB通用設備接口芯片CH372。在微控制器中，USB與CAN總線報文的接收均采用中斷方式，這種方式能盡量減少時延，提高系統(tǒng)實時通信能力。

　　2.2 多信息量測控設備硬件設計

　　原有系統(tǒng)的真空計和模擬電源等設備都是獨立工作的，不具有和計算機通信的能力。為了實現(xiàn)真空度和銫（氧）源電流信息的測控，同時也為了節(jié)省成本，本文采用的方案是在原有設備上增加一個多信息量測控模塊，使之具有數(shù)字化測控和通信功能。多信息量測控模塊的任務是將設備顯示的信號取出并傳輸給計算機或將計算機發(fā)來的控制命令傳輸給設備，所以實際上測控模塊電路由兩部分構成，一部分完成真空度、銫（氧）源電流信息的測試，另一部分實現(xiàn)銫（氧）源電流大小和通斷的控制。

　　在真空度、銫（氧）源電流信息的測試方面，為了保持采集數(shù)據(jù)與設備顯示數(shù)據(jù)的一致性，采用的方法是將設備數(shù)碼管上顯示的信息直接取出。真空計和模擬電源的顯示均由3位數(shù)碼管構成，所以兩者可以采用相同的測試電路。如圖3所示為多信息量測試模塊結構框圖，圖中真空計或電源的3位數(shù)碼管分別與一片雙四選一的電子開關CD4052相連，微控制器從鎖存器輸出地址選通信號，控制CD4052依次輸出數(shù)碼管8段顯示信息中的2段，連接到比較器L

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