氮化钛薄膜二次电子发射特性研究

目的研究氮化钛薄膜的部分物理特性及真空中的电子发射特性,验证氮化钛薄膜具有相对较好的电导特性及较低的电子发射系数,证明氮化钛薄膜在空间大功率微波器件表面处理中有良好的应用前景。方法使用射频磁控溅射技术在单晶硅及玻璃片表面制备氮化钛薄膜,实验中通过调节溅射过程中氮气与氩气的气体流量比控制薄膜中的氮钛原子比。使用SEM对氮化钛薄膜的表面形貌及厚度进行表征。使用超高真空二次电子发射特性研究平台对氮化钛薄膜的二次电子发射特性进行表征。结果通过调节溅射过程中的氮气氩气流量比,能够有效控制薄膜中氮钛两种元素的含量,进而改变氮化钛薄膜的结晶方式和其他物理特性。当氮氩气体流量比约为10:15时,薄膜中氮钛原子比约为1:1。电阻率测试结果表明,薄膜中氮钛原子比越接近1:1,薄膜的电阻率越低。二次电子产额(SEY)测试结果表明,所制备氮化钛薄膜的最小SEY峰值约为1.46,低于平滑金(~1.8)、银(~2.2)表面的SEY。结论氮化钛薄膜具有较好的电导特性及较低的SEY,且其在真空环境中有良好的稳定性,能在不影响微波器件表面损耗的情况下,有效降低器件表面发生电子倍增的风险。     

铝合金镀银表面粗糙化处理方法及其SEY抑制机理

目的为了有效降低空间大功率微波器件铝合金镀银表面的电子发射系数,提高空间大功率微波器件的微放电阈值。方法研究了铝基体上电化学镀银平板试样表面的两种粗糙化处理方法——微图形光刻法和直接湿化学腐蚀法,利用扫描电子显微镜和激光扫描显微镜对两类表面处理得到的多孔平板样品的粗糙形貌进行了表征,利用电流法对其表面二次电子发射(SEY)特性进行了测试分析。结果所获得的规则阵列圆孔表面和大深宽比及随机分布的粗糙表面均能够显著降低镀银表面SEY,并且工艺重复性好。与平滑银表面相比,抑制效果最好的圆孔阵列样品表面能将SEY的最大值从2.2降到1.3,E1值从50 e V增加到100e V;随机刻蚀结构能将平滑银表面SEY的最大值从2.2降至1.1,E1提升至300 e V。基于孔隙内二次电子轨迹追踪的蒙特卡洛理论模拟方法,对两种典型样品的表面二次电子陷阱效应进行了理论分析,表面SEY特性模拟规律与测试数据一致。结论光刻和湿化学刻蚀工艺制备的银表面微形貌均能有效降低镀银表面的SEY,镀银表面粗糙化处理方法能够提高卫星大功率微波部件的微放电可靠性,并不会显著增加其插损。     

PTFE–SiO2复合涂层电子发射特性及抑制放电

目的 调控空间电子器件有机介质聚四氟乙烯(PTFE)表面的二次电子发射系数(SEY)接近1,以降低表面电荷沉积速率,减少静电放电(ESD)的发生。方法 通过磁力搅拌将PTFE分散液和SiO2粉末混合均匀,制备不同浓度配比的PTFE–SiO2混合溶液,将混合溶液旋涂在覆铜板表面,在80 ℃烘箱中加热4 h得到复合涂层。利用扫描电子显微镜(SEM)对涂层表面形貌进行观察,采用局域漏电流法对复合涂层的二次电子发射系数进行测试,通过MATLAB对表面电势进行仿真计算,在SEM中对复合涂层放电特性进行测试。结果 从SEM图可以看出,随着SiO2浓度的增大,复合涂层表面SiO2颗粒变得密集。从SEY测试结果可以看出,在SEY>1的能量区间内,复合涂层的SEY随SiO2浓度的增大而逐渐降低,当SiO2质量分数大于15%后,涂层的SEY基本保持不变;在SEY<1的能量区间内,当SiO2浓度为15%时,复合涂层的SEY达到最大值。表面电势仿真计算结果及放电测试结果显示,复合涂层能有效降低表面电荷沉积速率及增大放电阈值。结论 当SiO2颗粒质量分数为15%时,复合涂层SEY的调控效果最显著,SEY最大值从2.0变化到1.6,10 keV能量下的SEY从0.6变化到0.8。当SiO2颗粒质量分数大于15%时,复合涂层能有效降低真空器件PTFE表面电荷沉积速率,提高放电阈值,减少静电放电的发生。因此,这是一种有效提高航天器电子器件可靠性和工作时间的表面处理方法。     

稀土-钼阴极二次电子发射性能研究

采用固固掺杂、液固掺杂和液液掺杂方法制备了稀土氧化物掺杂钼粉,随后利用等离子体快速烧结(spark plasma sinterin,SPS)和传统的压制与高温烧结分别制备稀土-钼金属陶瓷材料,利用金相显微镜、发射性能测试方法对样品的微观结构和二次电子发射性能进行了研究。结果表明:稀土氧化物均匀掺杂和组织的细化有利于材料发射性能提高。经过高温氢气处理,使得样品激活温度大幅降低,发射系数大幅提高。     

折叠波导行波管铪栅极退火温度及其性能

在充分考虑电子枪栅极的工作环境后,对铪(Hf)栅极进行了800、900和1000℃的真空退火处理,对其组织、织构特点进行了分析,并利用离子束辅助沉积技术在Ba-W阴极表面分别沉积金属钼膜和铪膜,以模拟栅控行波管中钼栅极和铪栅极表面吸附阴极蒸发物质时的表面状态,测试了这两种栅极表面“热电子发射”能力和“二次电子发射”系数.结果表明,随着退火温度的升高,铪(Hf)栅极的结晶度、晶粒尺寸增加,织构减少,铪的最佳退火温度为900℃,铪栅极表面吸附的阴极发射物质要远少于钼栅极,用金属铪作栅极材料能有效抑制栅电子发射.     

中低能质子致金属氘化物二次电子发射系数研究

测量了中低能质子致氘化钛和氘化锆二次电子发射系数。结果表明,20 n A/cm2束流下各二次电子发射系数与其电子能损近似成正比,比例因子Λ较Sternglass理论值偏大约50%,表面吸附层影响二次电子发射系数。束流密度为7μA/cm2的100 ke V质子束长时间测量时,二次电子发射系数γ和正比例因子Λ在前100 s内快速下降并逐渐稳定至理论值。     

基于PS球的银微米结构制备及二次电子发射性能

金属材料的二次电子发射是空间微波部件发生微放电效应的重要机制,微放电效应是航天器有效载荷射频功率增大的限制因素。本实验通过在金属银表面构造大尺度聚苯乙烯(PS)微球阵列制备微米尺度的银膜陷阱结构,实现对二次电子发射的抑制。重点研究了PS微球自组装方法对自组装效果的影响及镀银方式对银膜陷阱结构形貌的影响,并对利用PS微球构造的银膜陷阱结构的二次电子发射性能进行研究。结果表明:蒸发沉积法中的单基片法可有效实现PS微球的自组装,电化学沉积法镀银可获得银膜陷阱结构,且该银膜陷阱结构的二次电子发射系数最大值从2.2降低至1.6。     

复合稀土氧化物-钼-铼金属陶瓷阴极的次级发射性能

研究了复合稀土氧化物-钼-铼金属陶瓷阴极的二次电子发射系数和抗暴露大气性能,对发射后的表面进行了表面分析,并与单元、复合稀土-钼金属陶瓷阴极进行了对比.研究结果表明:加入微量铼的复合稀土氧化物-钼金属陶瓷阴极的二次电子发射系数可提高8%,其最大次级发射系数δm为2.65,且具有较好的抗暴露大气性能.     

高功率脉冲磁控溅射等离子体放电特性研究现状

高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)因其较高的靶材原子离化率和优异的薄膜成形性能,逐渐成为PVD领域的热点镀膜技术。靶材原子的高度离化宏观表现为较大的放电电流。介绍了等离子体放电靶电流的构成及其形成原理,分析了HiPIMS放电过程中磁场、靶电压、工作气压对靶材原子离化率的影响,及其相应放电靶电流曲线。空间磁场可以束缚电子,增长靶前电子运动轨迹,同增大工作气压一样,都可以减小粒子运动平均自由程,增大粒子碰撞几率,提高原子离化率,增大放电靶电流。升高靶电压可以提高离子碰撞能量,靶电压越高,放电靶电流越大。分析了各种靶材在不同电压下的放电靶电流曲线。优异的薄膜成形性能得益于对离子运动的良好控制,阐述了等离子体空间电荷分布状况、靶材自溅射和"气体循环"过程、二次电子发射及其促进离化机制、等离子体碰撞引起的气体稀薄现象,以及预鞘层对二次电子和等离子体电子的焦耳加热效应等微观机理,论述了这些微观机理对粒子离化的作用效果。最后展望了研究HiPIMS等离子体放电特性可能的研究方向。     

折叠波导行波管铪栅极退火温度及其性能（英文）

在充分考虑电子枪栅极的工作环境后,对铪(Hf)栅极进行了800、900和1000℃的真空退火处理,对其组织、织构特点进行了分析,并利用离子束辅助沉积技术在Ba-W阴极表面分别沉积金属钼膜和铪膜,以模拟栅控行波管中钼栅极和铪栅极表面吸附阴极蒸发物质时的表面状态,测试了这两种栅极表面"热电子发射"能力和"二次电子发射"系数。结果表明,随着退火温度的升高,铪(Hf)栅极的结晶度、晶粒尺寸增加,织构减少,铪的最佳退火温度为900℃,铪栅极表面吸附的阴极发射物质要远少于钼栅极,用金属铪作栅极材料能有效抑制栅电子发射。     

MONTE CARLO SIMULATION OF SPIN-POLARIZED SECONDARY ELECTRONS FROM IRON

A Monte Carlo model considering the electron spin direction and spin asymmetry has been developed. The energy distribution of the secondary electron polarization and the primary energy dependence of the polarization from Fe are studied. The simulation results show that: (1) the intensity of the spin-up secondary electrons is larger thanvthat of thevspin-down secondary electrons, suggesting the secondary electrons are spin polarized; (2) the spin polarization of secondary electrons with nearly zero kinetic energy is higher than the average valance spin polarization, Pb=27% for Fe. With increasing kinetic energy, the spin polarization of the secondary electrons decreases to the value of Pu remaining constant at higher kinetic energies; (3) the spin polarization increases with an increase in the primary energy and reaches a saturation value at higher primary energy in both the Monte Carlo simulation and experimental results.     

ENERGY DISTRIBUTION OF BACKSCATTERED ELECTRONS FROM HEAVY METALS

The full energy distribution of backscattered electrons from the elastic peak down to the true-secondaty electron peak for heavy metals, Ta, W, Pt and Au, in Auger electron spectroscopy in the EN(E) mode has been studied with a Monte Carlo simulation method, which includes cascade-secondary-electron production. The simulation model is based on the use of a dielectric function for describing inelastic scattering and secondary excitation, and on the use of Mott cross sections for elastic scattering. A systematic comparison between the calculated and experimental spectra measured with a cylindrical mirror analyzer has been made for primary energies ranging from 1 to 5keV. Excellent agreement was obtained for these heavy metals on the backscattering background at primary energies in the keV region. A significant contribution of cascade secondary electrons to the measured spectra on the low-energy side was found.     

镀铂栅极抑制电子发射性能研究

利用离子束辅助沉积（IBAD）方法在Mo栅极表面上沉积Pt膜，采用试验二极管方法测量和比较阴极活性物质Ba，BaO蒸发到镀铂栅极和纯钼栅极表面上后的电子发射性能。采用XRD，EDX，XPS等测试手段对其栅极表面进行对比分析和表征。实验结果表明：镀铂栅极具有明显的抑制电子发射性能，并初步探讨了离子束辅助沉积Pt膜抑制栅电子发射的机理。     

Mo(Si0.95,Al0.05)2价电子结构计算及其性能分析

根据固体与分子经验电子理论（EET）,采用键距差法（BLD）,分析并计算了C11b型金属间化合物MoSi2的价电子结构与理论键能;采用合金元素Al部分取代MoSi2晶格中的Si原子,依据固体与分子经验电子理论在代位式固溶体中的平均原子模型,分析并计算了C11b型Mo(Si0.95,Al0.05)2的价电子结构与理论键能。结果表明：Al微合金化改变了Mo原子和Si原子的杂化状态,从而使相应的价电子结构参数发生变化。与MoSi2相比,Mo(Si0.95,Al0.05)2固溶体中共价电子数在总价电子数中所占的比例（h）由65.87%降至64.28%,因而Al微合金化不利于MoSi2强度的提高;但是晶格电子数由4.7141增至4.9202,所以Al微合金化有利于MoSi2塑性的改善。     

嗜酸氧化亚铁硫杆菌亚铁氧化系统研究进展

嗜酸氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)是目前研究得最多的浸矿细菌,其能量代谢途径复杂多样。在有氧条件下,A.ferrooxidans以氧化Fe2 、H2或(和)各种还原性硫化物提供能量来生长,在亚铁氧化系统中,A.ferrooxidans的各种菌株氧化亚铁后产生的电子经大致相同的传递途径传递给最终电子受体O2,但是最初电子受体可能有所不同。讨论了A.ferrooxidans亚铁氧化系统中电子顺电势梯度传递的各个电子传递载体的组成,基因结构和特征以及可能的相互作用机制;同时,介绍了A.ferrooxidans生长过程中,少量电子经细胞色素bc1复合体逆电势梯度传递、参与还原力NAD(P)H的生成和CO2固定过程中可能存在的电子传递模式,以及A.ferrooxidans在不同生长基质中生长时rus操纵子的转录调控模式。     

Cu-Al-Mg合金表面氧化膜分析

利用俄歇能谱、Ｘ射线电子能谱和扫描电镜对Ｃｕ－Ａｌ－Ｍｇ合金表面氧化膜进行了分析。结果表明：氧化膜的ＭｇＯ和Ａｌ２Ｏ３组成;没有进行过氧化处理的样品膜内的Ａｌ和Ｏ含量高于过氧化处理的样品,而Ｍｇ则相反;Ａｌ２Ｏ３的键合能Ｅ２ｐ３／２值大于ＭｇＯ的Ｅ２Ｐ３／２值,表明Ａｌ２Ｏ３不易被分解;进行电子轰击后,膜内Ｍｇ含量减少,ＭｇＯ被部分分解,而Ａｌ则增加,由ＭｇＯ和Ａｌ２Ｏ３组成的复合型氧化膜使得合金     

Effect of secondary weld thermal cycle on structure and properties

0ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＷｉｔｈｈｉｇｈ ｙｉｅｌｄｓｔｒｅｎｇｔｈ (σｓ>5 90ＭＰａ) ,ｅｘｃｅｌｌｅｎｔｉｍｐａｃｔｅｎｅｒｇｙａｎｄｖｅｒｙ ｇｏｏｄｗｅｌｄａｂｉｌｉｔｙ ,1 0ＣｒＮｉ3ＭｏＶｓｔｅｅｌｉｓｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｔｏｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｓｈｉｐａｎｄｏｔｈｅｒｏｆｆｓｈｏｒｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ .Ｉｔｉｓｗｅｌｌｋｎｏｗｎｔｈａｔｈｅａｔａｆｆｅｃｔｅｄｚｏｎｅ (ＨＡＺ)ｉｓｍｏｓｔａｔｔａｃｋｅｄｉｎｗｅｌｄｅｄｊｏｉｎｔ,ｆｏｒｉｍｐａｃｔｅｎｅｒｇｙｂｅｉｎｇｌｏｗａｎｄｃ…