电子束作用下铜铍打拿极表面氧化铍分解的俄歇分析

铜铍合金为打拿极的 Allen 型电子倍增器,作为一个可检测微弱电子流与离子流的器件,已广泛应用于质谱仪、俄歇电子谱仪等装置中。它具有高增益、低噪声、耐中毒和使用方便等特点。铜铍打拿极是用含约2%的铍的铜铍合金片制成。在低压氧气氛中高温加热激活,形成二次电子发射系数较高的表面,已证明氧化铍薄膜是铜铍打拿极的主要二次发射     

CSNS/RCS二极陶瓷真空盒磁控溅射镀TiN薄膜研究进展

中国散裂中子源(CSNS)将在快循环同步加速器(RCS)的二极磁铁和四极磁铁内应用陶瓷真空盒。为降低陶瓷表面的二次电子发射系数(SEY),采用直流磁控溅射的方法,对二极陶瓷真空盒内壁镀氮化钛(TiN)薄膜工艺进行实验研究。结果表明:薄膜附着力较好,镀TiN膜后陶瓷表面SEY峰值由4.2降到2.3,但薄膜Ti/N比例及膜厚均匀性还有待进一步改善。     

打拿极材料二次电子发射系数计算模型研究现状

电子倍增器使用寿命短的问题严重制约了其在导航定位系统中的应用,究其根本原因在于现有电子倍增器增益低,且打拿极材料在轰击能量较高的离子或较强电子束流长期作用下耐轰击能力弱,增益衰减过快。通过对国内外研究人员提出的打拿极二次电子发射系数计算模型进行详细分析,总结了这些模型的优缺点,提出建立打拿极材料二次电子发射系数计算模型的启示和建议。     

电子能谱法研究CuBe(O)二次电子发射体

利用PHI-550型多功能电子谱仪研究了Cu-Be合金活化后的CuBe(O)样品。结果表明:(1)Cu-Be合金活化后,表面生成较为纯净的BeO层。氧化使得ESCA Be 1 S峰由111.6eV(电子结合能)移至113.6eV,使得Be KLL Auger峰由104eV(电子动能)移至约93eV;(2)Cu、Be组分在活化过程中均通过初始界面向外迁移,但二者机制有别;(3)BeO膜在电子束轰击下有解离发生。此外,利用不同能量电子的逃逸深度差,测算出800℃活化样品的BeO膜厚度约为24(?)。     

二次电子发射系数的光电测试方法研究

采用电子枪产生的电子进行材料二次电子发射系数的测量与研究,该方法由于实现过程较为复杂且很难获得微小流量入射原电子等限制了其应用。故采用紫外激发金属锌获得入射原电子的方法,利用高压电源和静电计,实现了材料二次电子发射系数的精确测量。在电子倍增器中分别测试单级打拿极二次电子发射系数和倍增器增益,比较后获得了材料二次电子发射系数精确测量的方法。利用该方法,研究了氧化镁材料的二次电子发射性能,得到了基于氧化镁发射材料的电子倍增器增益。     

纳米氮化钛薄膜对高频陶瓷窗片二次电子发射率的影响研究北大核心CSCD

纳米TiN薄膜可用来抑制高频陶瓷窗片的二次电子倍增,缩短器件高功率老炼时间,提高微波发射性能。文章通过专用真空镀膜设备,采用同轴圆柱靶和平面靶的直流磁控反应溅射方法,通过优化制备工艺参数,在陶瓷窗片的表面成功制备了纳米氮化钛(TiN)薄膜。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)等现代分析手段进行了测试分析,结果表明:纳米TiN薄膜表面晶粒细小,致密度较好;晶面(111)和(200)特征衍射峰峰型规整,峰宽细窄;Ti/N原子计量比接近于1∶1。随着薄膜沉积时间增加,二次电子发射系数(SEY)逐渐增大,溅射时间8.4 s时,SEY为1.72;随着基体偏压的增加,电离效率增加,SEY不断降低,当偏压为350 V时,SEY为1.89;随着N2流量增加,SEY发生变化,当N2流量为38 mL/min时,SEY为1.83。     

用于二次电子发射阴极的纳米金刚石膜

为获得导电性和二次电子发射性能均好的金刚石阴极材料,分别以CH4/Ar/H2、CH4/N2及CH4/N2/H2混合气体作为反应气源,用微波等离子化学气相沉积(MWPCVD)法制备出不同组成结构特点的纳米金刚石薄膜.XRD和Raman检测表明3种气源条件下得到的膜材均为金刚石多晶膜,但用CH4/N2反应源沉积的膜材中非金刚石相成分明显更多;AFM分析证实所有膜层的平均晶粒尺寸均在100nm以下,属纳米晶金刚石膜.用自行设计的二次电子发射系数测量装置对比检测所得膜层的二次电子发射特性,结果表明各金刚石膜均在初级入射电子能量达约1keV时,有最高的二次发射系数(δmax);并且以CH4/Ar/H2反应源制备的金刚石相纯度最高的膜材的δmax最大,达到17左右,是适用于二次电子发射阴极的潜在材料.     

抑制二次电子发射方法的研究

电介质和金属表面被激发出来的二次电子(Secondary electron emission,SEE)可以显著地改变该表面附近的电势分布和通量.在一些情况下,如电子束焊机、扫描电子显微镜、透射式电子显微镜、电子衍射仪、俄歇电子能谱仪、电子倍增管等应用中,二次电子的次级倍增效应得到很好的应用.然而在另一些情况下,例如射频放大器、粒子加速器和霍尔推进器、电子真空管、空间宇宙飞行器表面等应用中,二次电子会对仪器产生不利的影响.因此,抑制二次电子发射及研究减少二次电子产额(Secondary electron yield,SEY)是非常有意义的.现有的抑制二次电子发射的研究方法有外加偏置场法和表面处理法,其中通过外加电场或磁场来抑制二次电子的激发会对入射束流、束斑产生不利影响,因此表面处理法更具优势.表面处理法主要分为三类:表面陷阱构造(矩形以及三角形的凹槽、微孔结构、纤维结构、泡沫结构等)、表面镀膜(石墨烯膜、TiN膜等)、表面束流处理(激光刻蚀、磁控溅射法).这些抑制二次电子激发的方法主要为了达到两个目的,一是减少物体表面的真二次电子的发射,二是捕获发射的二次电子,使之不能逃逸.本文总结了一些抑制二次电子激发的方法,比较不同方法或不同影响因素对二次电子的影响.     

不同结构盒栅式电子倍增器模拟计算

利用CST三维电磁仿真软件对不同结构的盒栅式电子倍增器进行建模,采用控制变量的分析思想,模拟计算不同打拿极结构下的电子倍增器内电场分布、电子运动轨迹和倍增增益。数值仿真结果显示,不同结构打拿极电子倍增器内部电场稍有不同,并且导致倍增效益有所不同。在具有相同路径的8级打拿极结构的情况下,增益效果由强到弱的顺序为多边形、方形、弧形、三角形。多边形打拿极在二次电子发射材料镀膜区域不同的情况下,电子倍增器的增益效果具有很大的差异。     

添加Y对炮钢表面电弧离子镀(Ti,Al)N薄膜氧化性能的影响

利用电弧离子镀技术,在炮钢表面沉积TiAlN和TiAlYN两种薄膜,研究添加1%(原子分数)Y对(Ti,Al)N薄膜氧化性能的影响。两种沉积薄膜的样品在空气中850℃下氧化10h,用SEM、EDAX和XRD分别分析两种薄膜的形貌、成分及相组成。结果表明,在空气中850℃下氧化10h后,两种薄膜的氧化产物均为Al2O3和TiO2的混合氧化物;TiAlN薄膜的动力学曲线呈近似直线规律,而TiAlYN薄膜动力学曲线符合抛物线规律;前者表面氧化物晶粒粗大,而后者表面氧化物晶粒细小,且氧化膜厚度不足前者的一半;添加Y可以减少膜层表面液滴的数量,提高膜层的抗氧化性能。     

稀土钼SPS烧结体阴极的次级发射性能和微观结构研究

利用湿法冶金的方法制备了稀土-钼粉末，然后用SPS快速烧结的方法制备了稀土-钼烧结体阴极材料，并测试了材料的发射性能。通过XRD和SEM对材料进行了物相、元素分布与含量的研究。测试结果表明用SPS烧结方法制备的稀土-钼阴极材料的次级发射系数达到3．84，比常规烧结方法制备的阴极材料的次级发射系数(2．92)大很多。用SPS烧结的方法可得到晶粒比较细小且分布比较均匀的烧结体，并发现材料经过1600℃的高温激活后稀土元素将富集于材料的表面，在表面形成一厚为5μm左右的稀土氧化物薄膜。     

电刷镀制备纳米镍镀层及其组织结构分析

为了制备晶粒均匀细小的纳米镀层,采用电刷镀的方法,在刷镀溶液中加入不同类型及不同含量的表面活性剂作对比试验,并最终制备出了光亮的纳米镍镀层.利用X射线衍射分析,估算出纳米镍薄膜的晶粒平均尺寸为9.8 nm.通过扫描电子显微镜和原子力显微镜观察分析了纳米镍镀层的表面形貌.结果表明,镀层由均匀的纳米颗粒组成,表面致密,无裂纹和孔洞,表面质量极佳.     

第十七讲 薄膜与表面技术基础

附着力的测量方法可分为粘结法和非粘结法两种:前者是利用粘结剂把一施力物体贴在膜层表面,在此物体上施加力使膜层剥离,大多用于较厚的膜层;后者大多用于薄膜层,是直接在薄膜上施加力使薄膜剥离.用粘结法容易测量附着力,但当测定的附着力比粘结力或粘接剂的强度还大时,就不能采用这种方法了.     

变形温度对镁合金等通道转角挤压晶粒尺寸演变影响的有限元模拟

目的研究变形温度对AZ31B镁合金等通道转角挤压(ECAP)过程中晶粒尺寸演变的影响。方法建立AZ31B镁合金动态再结晶和晶粒长大数学模型,采用Fortran语言编写晶粒演变子程序,并通过商用有限元软件MARC的二次开发接口,建立耦合微观组织演变的AZ31B镁合金等通道转角挤压有限元模型,研究变形温度对等通道转角挤压过程应变场、再结晶百分数和晶粒尺寸的影响规律,并与实验结果进行比较。结果随变形温度从200℃增至400℃,原子热激活效应增强,再结晶百分数从75.37%增加至99%,平均晶粒尺寸从6.67μm增加至25.7μm,且晶粒尺寸分布均匀性增大,但是200℃变形的ECAP试样出现开裂。结论在250~300℃温度区间内进行ECAP变形,有助于获得细小均匀的微观组织,同时避免出现变形开裂。     

不同温度热硫化纯Fe膜制备FeS2薄膜的研究

研究了在硫化压力为８０ｋＰａ、等温２０ｈ条件下，硫化温度对磁控溅射制备的纯Ｆｅ膜反应形成ＦｅＳ２多晶薄膜的影响。结果表明，在４００￣６００℃范围内，薄膜中反应生成ＦｅＳ２过程比较充分，尤其在４００℃硫化时，可以获得接近理想化学计量成分的、具有细小均匀组织形态的ＦｅＳ２薄膜。当温度超过４００℃后，ＦｅＳ２晶粒尺寸明显增大，但亚晶尺寸保持恒定。     

氧氩比对磁控溅射ZnO薄膜结构及光致发光性能的影响

采用射频反应磁控溅射法以不同的氧氩比在玻璃衬底上制备了ZnO薄膜,并对薄膜进行了退火处理;利用X射线衍射仪（XRD）和原子力显微镜（AFM）分别对薄膜的物相组成和表面形貌进行了分析,利用荧光分光光度计对ZnO薄膜的室温光致发光（PL）谱进行了测试。结果表明：当氧氩气体积比为7∶5时,所制备的ZnO薄膜晶粒细小均匀,薄膜结晶质量最好;ZnO薄膜具有紫光、蓝光和绿光三个发光峰,随着氧氩比的增加,蓝光的发射强度增强,而紫光和绿光的发射强度先增强后减弱,当氧氩气体积比为7∶5时紫光和绿光的发射强度最强。     

电场对Au/SiO_2及Au-Ag/SiO_2表面结构与原子迁移特性的影响

利用扫描俄歇微探针（SAM）和原子力显微镜（AFM）研究了SiO2衬底上在外加直流电场作用下沉积的Au薄膜及Au－Ag复层薄膜的表面形貌、结构变化及电迁移扩散行为。结果表明：①在衬底表面施加水平方向电场辅助沉积制备的Au薄膜其表面显示出平整的椭球形晶粒，并沿外电场方向呈织构取向。与未加电场的热蒸发沉积膜相比，具有较为均匀、有序的表面微观结构。②SiO2表面Au-Ag复层薄膜在直流电场作用下，Au，Ag物种同时向负极方向作走向迁移扩散，这与Au－Ag复层薄膜在Si（111）表面电迁移时Au，Ag分别向两极扩散的特点不同，反映了衬底性质对表面原子电迁移的影响。③Au－Ag复膜在电迁移过程中还发生了表面原子聚集状态的变化，原来沉积排布的细小晶粒在电迁移扩散过程中出现不均匀长大，导致薄膜表面粗糙度显著增加。     

溅射功率对AZO透明导电薄膜的影响

采用射频磁控溅射法在玻璃衬底上沉积了AZO透明导电薄膜,并用原子力显微镜观测了薄膜表面形貌,XRD测试了薄膜相结构和单色仪测试了薄膜透射率。结果表明,制备的薄膜具有高度c轴择优取向性,其表面平整,晶粒均匀致密。当溅射功率为180W、溅射气体流量为15sccm、基片温度为200℃时制得的薄膜方阻为10Ω/□,在可见光区平均透射率大于85%。     

燃焰法沉积金刚石薄膜的均匀性研究

研究了燃焰法沉积金刚石薄膜的质量均匀性,指出反应气体流量比是影响金刚石薄膜质量均匀性的主要因素,基片表面沉积区径向温度梯度使金刚石膜晶粒尺寸偏离沉积中心距离的增加而减小。     

高效消除色差的扫描电子显微镜——Magellan

扫描电子显微镜是1965年发明的先进的显微结构研究工具,主要是利用二次电子信号成像来观察样品的表面形态,即用极狭窄的电子束去扫描样黼,通过电子束与样品的相互作用产生各种效应,其中主要是样品的二次电子发射。二次电子能够产生样品表面放大的形貌像,这个像是在样品被扫描时按时序建立起来的,即使用逐点成像的方法获得放大像。