高功函數(shù)薄膜制備及抑制收集極二次電子發(fā)射機理研究.pdf

1、行波管具有增益高、頻帶寬、噪聲小和動態(tài)范圍大的優(yōu)點，被廣泛應用于微波武器、毫米波雷達、電子對抗、材料處理及受控熱核聚變等離子體加熱等軍事、民用領域，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獲得。收集極是將作用完的電子注按照速度來進行分類收集的裝置，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。
　　本論文分三個階段對二次電子發(fā)射過程進行了理論分析，這三個階段分別為一次電子的穿透；二次電子在材料內部的傳輸；以及電子克服真空勢壘的最終逃逸。本論文即根據(jù)第三個階段的理論，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Hf離子等離子體源注入銅基體進行了模擬，模擬了鉿離子注入銅的核阻止本領、電子阻止本領、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，并對模擬結果進行了分析。結果顯示，能量低于6 MeV時核阻止本領占主導地位，高于6 MeV時電子阻止本領成為主要的能量損失，并且離子注入過程中會出現(xiàn)能量沉積的Bragg峰和質量沉積區(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)通過正交實驗表進行設計，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）對薄膜的厚度、表面形貌和表面粗糙度進行測量，通過二次電子發(fā)射系數(shù)測試裝置對二次電子發(fā)射系數(shù)進行測試。測試完以后，對實驗結果進行分析，研究了偏壓對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二次電子發(fā)射系數(shù)的影響。
　　結果顯示，在一定范圍內當偏壓增大時薄膜厚度減小；制備TiN膜時當偏壓為150 V時均方根粗糙度Rq最小；以上各種薄膜均能達到抑制二次電子發(fā)射的