高功函數(shù)薄膜制備及抑制收集極二次電子發(fā)射機(jī)理研究.pdf

1、行波管具有增益高、頻帶寬、噪聲小和動(dòng)態(tài)范圍大的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于微波武器、毫米波雷達(dá)、電子對(duì)抗、材料處理及受控?zé)岷司圩兊入x子體加熱等軍事、民用領(lǐng)域，是一種非常重要的微波器件。在行波管的研發(fā)過程中，需要考慮的一個(gè)重要的方面是高的輸出功率的獲得。為此，必須提高行波管的整管效率，而高的整管效率的獲得，可以通過提高收集極的效率來(lái)獲得。收集極是將作用完的電子注按照速度來(lái)進(jìn)行分類收集的裝置，本論文通過在收集極表面鍍膜的方法來(lái)抑制二次電子發(fā)射，從而提

2、高收集極的效率。
　　本論文分三個(gè)階段對(duì)二次電子發(fā)射過程進(jìn)行了理論分析，這三個(gè)階段分別為一次電子的穿透；二次電子在材料內(nèi)部的傳輸；以及電子克服真空勢(shì)壘的最終逃逸。本論文即根據(jù)第三個(gè)階段的理論，通過在收集極表面鍍一層功函數(shù)比較大的薄膜來(lái)抑制二次電子發(fā)射。
　　本論文給出了等離子體源離子注入的模型，對(duì)Hf離子等離子體源注入銅基體進(jìn)行了模擬，模擬了鉿離子注入銅的核阻止本領(lǐng)、電子阻止本領(lǐng)、入射深度隨能量的變化，以及在不同注入條件下鉿

3、離子的摩爾濃度分布，并對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行了分析。結(jié)果顯示，能量低于6 MeV時(shí)核阻止本領(lǐng)占主導(dǎo)地位，高于6 MeV時(shí)電子阻止本領(lǐng)成為主要的能量損失，并且離子注入過程中會(huì)出現(xiàn)能量沉積的Bragg峰和質(zhì)量沉積區(qū)域較集中的現(xiàn)象，入射深度隨能量的增加而增加。
　　本論文通過電弧離子鍍的方法制備TiN膜，具體的參數(shù)通過正交實(shí)驗(yàn)表進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過磁控濺射方法制備Ir膜和Hf，通過電鍍的方法制備Au、Ni和Pt膜。薄膜制備完后，通過掃描電子顯微鏡（S

4、EM）和原子力顯微鏡（AFM）對(duì)薄膜的厚度、表面形貌和表面粗糙度進(jìn)行測(cè)量，通過二次電子發(fā)射系數(shù)測(cè)試裝置對(duì)二次電子發(fā)射系數(shù)進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試完以后，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，研究了偏壓對(duì)薄膜厚度和表面粗糙度的影響，比較了各種薄膜的二次電子發(fā)射系數(shù)，并分析了表面粗糙度及基體對(duì)二次電子發(fā)射系數(shù)的影響。
　　結(jié)果顯示，在一定范圍內(nèi)當(dāng)偏壓增大時(shí)薄膜厚度減??；制備TiN膜時(shí)當(dāng)偏壓為150 V時(shí)均方根粗糙度Rq最??；以上各種薄膜均能達(dá)到抑制二次電子發(fā)射的