Cs量与Cs2Te光阴极紫外-可见光抑制比关系研究

紫外-可见光抑制比是决定全天时紫外探测成像系统信噪比的一个重要参数。为了研究激活时Cs 量对Cs2Te 紫外光阴极紫外-可见光抑制比（S280 nm/S320 nm）的影响,利用三组不同Cs 量的多次激活实验,通过分别对比紫外-可见光抑制比结果和200~400 nm 的光谱响应曲线,得到不同Cs 量激活的Cs2Te 光阴极其紫外-可见光抑制比在4.0~7.6 之间变化。随着Cs 量的增大,紫外光阴极的积分灵敏度相应增长,主要体现在260~320 nm,但峰值256 nm 处的辐射灵敏度增长不明显。重点分析了激活时Cs 量对大于320 nm 波长范围光谱响应的影响。     

GaAs光阴极激活稳定性研究

为了提高Cs-O激活后GaAs光阴极的稳定性,延长像管的使用寿命,从Cs-O激活方面着手进行研究,寻找解决途径。改变GaAs光阴极激活中的Cs过量,并在线监测真空环境下光电流的变化情况,寻找激活对GaAs光阴极稳定性的影响因素。分别进行3组5种比例的激活实验,在光电流下降至Cs峰峰值90%、70%、50%、30%和10%时给O进行交替激活。激活结束后,在低于110-8Pa的真空环境下在线监控30min内的光电流,发现过Cs90%、70%、50%激活的光阴极稳定性好,过Cs30%次之,过Cs10%相对最差。结果表明:GaAs光阴极Cs-O激活时,Cs量越多,表面势垒的建构越完整,光阴极的稳定性就越好,对改善GaAs光阴极稳定性,延长使用寿命具有重要意义。     

电子清刷对双MCP像增强器闪烁噪声的影响

由于微通道板除气不彻底,导致双微通道板像增强器在工作时视场上出现闪烁噪声,因而无法正常工作。为了消除闪烁噪声并使微通道板增益进入一个稳定值区间,采用不同的电子清刷控制方法,对两块微通道板进行彻底除气,结果表明:增大萃取电荷量的方法在减少闪烁噪声的同时也会降低像增强器的增益,而增加台外预先电子清刷阶段并且使第二块微通道板的预先萃取电荷量大于第一块微通道板,可以完全消除闪烁噪声。选择合适的预先萃取电荷量,可以保证像增强器的增益达到105以上,制作出合格的双微通道板像增强器。     

NEA GaAs光电阴极表面和UHV系统微颗粒污染的寻源分析与排除

借助于扫描电镜和能量分散X-ray能谱分析方法,对发生在超高真空(UHV)系统内,负电子亲和势GaAs光阴极表面上的金属微颗粒污染物进行了分析研究。给出了存在于表面上微颗粒污染物的性质、类型、所占比例、构成成分、形貌、几何尺寸。介绍了寻找、排除微颗粒污染物的方法,并由成分分析结果,找到并排除了UHV系统内Mo微颗粒污染物产生的源头。发现在UHV系统内,传递杆等可移动部件的较粗糙表面具有携带、输运、抛撒微颗染污染物的功能。对UHV系统进行了全面的清洗处理,使其恢复到了原有的正常状态。     

多碱阴极XPS 分析研究

介绍了多碱阴极的特点及其在超二代像增强器中的应用。叙述了多碱阴极进行制作和封接,之后在XPS 分析仪器的预真空室中进行解封并送入仪器分析室进行分析的过程。对多碱阴极不同膜层厚度处各元素原子的百分比进行了XPS 分析。首先对多碱阴极的表面进行宽谱扫描,发现元素之后再针对各个元素进行窄谱扫描,之后进行氩离子刻蚀。刻蚀一定时间后再对多碱阴极表面进行宽谱或窄谱扫描,氩离子刻蚀一直进行到阴极玻璃窗的表面。通过氩离子刻蚀并结合XPS 能谱分析,得出了多碱阴极膜层内部不同厚度处Na 元素、K 元素和Sb 元素的原子百分比。结果表明:多碱阴极的结构是一种两层结构,即以Na2KSb 为基础层,表面再吸附Cs 原子层。两层膜层中,Na2KSb 基础层较厚,而Cs 原子层较薄,厚度仅为整个阴极膜层厚度的2.7%。另外,实测多碱阴极膜层中Na 原子、K 原子和Sb 原子数量的百分比并不完全遵循2:1:1 的化学计量比,并且在整个阴极膜层厚度范围内,三种元素的原子百分比并不保持恒定,未出现在某一位置处三种元素原子百分比达到2:1:1 的理想状态。原因是目前多碱阴极制作工艺对蒸发元素蒸发量的控制精度较低。理论和实践证明,只有获得具有严格化学计量比的Na2KSb 膜层才可能获得高的灵敏度,因此,如果采用分子束外延技术来制作多碱阴极,那么成分控制的精度将大大改善,2:1:1 的化学计量比才可能获得,阴极灵敏度才会得到进一步的提高。     

高温退火对GaAs光阴极表面状态的影响

利用XPS分析了GaAs光阴极高温退火、激活前后表面组分的变化,结合光阴极退火过程中通过四级质谱仪获取的CO2、H2O、O、As、Cs等分压曲线,比较、讨论了两次退火机理的差异。提出第二次加热的目的不仅在于清洁光阴极表面,更重要的是促使第一次激活在光阴极表面形成的偶极层向更稳定的结构转化,Cs2O偶极子在高温下与GaAs本底反应生成了可在光阴极表面稳定存在的GaAs-O-Cs偶极子,形成主要由键合强的GaAs（Zn）--Cs+、GaAs-O-Cs偶极子及靠范德瓦尔斯力附着在光阴极表面的Cs2O偶极子构成的偶极层。根据这一结论,解释了光阴极两次激活过程中光电流变化规律的差异。对理解光阴极激活及表面光电发射模型具有重要意义。     

多层GaN外延片表面热应力分布及影响因素

为了研究蓝宝石/AlN/GaN外延片表面层热应力分布及影响因素,以直径d为40 mm的外延片为研究对象,利用有限元分析法对其表面热应力分布进行了理论计算和仿真,验证了仿真模型的合理性。分析了外延片生长温度、蓝宝石衬底和AlN过渡层厚度对表面热应力的影响。结果显示:在1 200℃的生长温度下,外延片径向应力比轴向应力大一个量级;在径向（d32 mm）区域内的热应力分布比较均匀,热应力变化范围为0.38%;生长温度在600~1 200℃范围内,外延层表面应力与生长温度呈近似正比关系。研究成果可为该类外延片生长工艺研究和低应力外延片的筛选标准制定提供借鉴。     

NEAGaN光电阴极第一性原理研究

采用基于密度泛函理论(DFT)框架下广义梯度近似投影缀加平面波方法,在六方结构GaN结构优化的基础上,计算了GaN(0001)A面吸附Cs后功函数变化,指出吸附系统表面形成了一个有效的GaN－Cs电偶极子层,降低了原本的GaN表面势垒,形成更加有利于电子逸出的外光电发射效应特性。接着图示吸附Cs、O后的电子结构,指出吸附原子和衬底之间的键合。六方结构GaN材料的光学性质通过Kramers-Kronig 关系得出。根据GaN的介电函数谱,得出了254nm光波长下以GaN为激活层材料的反射式光电阴极在不同少子扩散长度下的内量子效率。计算结果表明六方结构GaN(0001)A面是可见光盲光电阴极的优良发射表面,且254 nm处的量子效率可达到60%,远大于碱金属卤化物紫外光电阴极。     

透射式GaAs光电阴极荧光谱特性研究

测量了透射式GaAs光电阴极四层、二层结构组件和三代像增强器光电阴极的荧光谱。激发光的波长分别为514.5 nm和785 nm。测量结果表明,GaAs外延层荧光谱的峰值波长较GaAs衬底荧光峰值波长长。当GaAs阴极四层结构组件变为二层结构组件时,GaAs发射层的荧光谱峰值波长向长波方向移动。将GaAs阴极二层结构组件减薄激活之后,GaAs阴极发射层的荧光谱峰值波长向短波方向移动。三代像增强器GaAs阴极组件在制作过程中荧光谱峰值波长变化的原因主要是GaAs发射层内部晶格存在应变,因此当四层GaAs阴极组件变为二层GaAs阴极组件之后,由于GaAs发射层内部晶格应变状态的变化,致使荧光谱的峰值波长向长波方向移动。当二层GaAs阴极组件经过减薄、热清洗和激活之后,由于GaAs发射层内部应力的释放,应变在一定程度上得到消除,因此GaAs发射层的荧光谱峰值波长又向短波方向移动。通常情况下,GaAs材料的荧光谱是一条高斯型的曲线,但对三代管GaAs阴极组件而言,当GaAs发射层中存在不均匀的晶格应变时,其荧光谱曲线在峰值附近会出现不规则的形状,而当不均匀的晶格应变消除后,荧光谱曲线会恢复到正常的形状。所以GaAs发射层中存在的应变会通过荧光谱反映出来,这样在GaAs光电阴极的制作过程中,除了通过测量积分光荧光来评价GaAs光电阴极的制作过程之外,还可以通过测量GaAs光电阴极荧光谱的峰值波长变化来监控GaAs光电阴极的制作过程。     

双微通道板紫外像增强器工作特性研究

为了研究双微通道板(MCP)对紫外像增强器辐射增益的影响,本文利用南京理工大学制造的宽光谱像管增益测试仪,对单MCP和双MCP紫外像增强器的辐射增益分别进行了测试分析.通过改变阴极电压、MCP输出端电压这两个参数,研究了紫外像增强器辐射增益的变化情况.结果表明,相同工作状态下,双MCP的辐射增益是单MCP的100倍,这一现象与日本Hamamatsu公司报道的数据十分吻合.单MCP紫外像增强器,阴极饱和电压在300 V附近,而双MCP紫外像增强器,阴极电压在300 V附近未见饱和现象出现.单MCP和双MCP紫外像增强器中MCP的工作电压分别为800和1100 V.此研究有助于探讨双MCP紫外像增强器的合适工作参数,对提高紫外辐射探测成像技术具有十分重要的意义.