激光刻蚀不锈钢材料的二次电子发射特性研究

激光刻蚀是一种现代材料表面处理技术,近年来人们发现它可以有效地降低粒子加速器真空室材料表面的二次电子产额。欧洲核子研究中心已经将此方法应用到LHC对撞机亮度升级实验中。不锈钢是加速器真空室常用的结构材料,利用激光刻蚀不锈钢材料表面,通过扫描电子显微镜对样品表征,结果显示刻蚀之后材料表面存在则的沟壑结构。利用高精度二次电子特性参数测试仪测量刻蚀表面二次电子产额。发现刻蚀前后样品最大二次电子产额从2.71降低至0.89。     

大气贮存对激光刻蚀铜二次电子发射的影响北大核心CSCD

粒子加速器的工作性能受电子云效应的严重影响,二次电子产额(Secondary electron yield,SEY)是评判电子云效应的重要参数。利用激光刻蚀技术加工真空室内表面可以有效抑制真空室内二次电子发射,缓解电子云效应。无氧铜材料凭借其高电导率、高热导率和良好的辐射屏蔽性能成为建造新一代粒子加速器真空室的首选材料。由于粒子加速器真空室的建造周期长,在其制造、安装、调试过程中,刻蚀部件将不可避免地面临长期储存的问题。为研究大气贮存对刻蚀部件二次电子发射的影响,文章采用激光刻蚀技术对无氧铜材料进行表面处理,测试并分析刻蚀前后样品的表面特性与SEY。在样品贮存期间,定期对刻蚀样品进行SEY测试。结果表明,随着贮存时间的延长,刻蚀无氧铜的SEY逐渐升高。表面化学状态的变化是造成SEY上升的主要原因。文章将为未来加速器的真空室表面处理提供一种可行方法,为激光刻蚀部件的贮存方法提供实验支撑。     

激光刻蚀铜的低温二次电子发射特性研究

为降低加速器运行的热负载和提高束流质量,抑制电子云效应成为未来粒子加速器设计和建造过程中的基本要求。二次电子产额(SEY)是电子云现象产生的主要因素之一,它代表材料表面产生二次电子的能力。激光刻蚀技术是一种通过修改材料表面微观形貌从而抑制二次电子发射的方法,它具有操作简单,重复性高等优点。为评估激光刻蚀技术的工程应用潜力,本文搭建一台低温二次电子产额测试系统。以不同图案对无氧铜样品进行激光刻蚀,研究样品在不同温度下的二次电子发射特性曲线。扫描电子显微镜测试结果显示,刻蚀后的样品表面存在规则的沟壑结构和球状结构。低温下材料表面SEY受吸附气体层和基底固有属性的共同作用的影响,同时基底的微观形貌也影响二次电子发射的能力。     

无定形碳薄膜的二次电子发射特性研究

新一代粒子加速器向着高能量和高亮度方向发展,而储存环中的电子云效应极大地阻碍了粒子束的稳定性,是限制加速器进一步发展的主要制约因素。因此,对于新一代的高能粒子加速器来说,寻找低二次电子发射系数(SEY)的储存环真空室表面材料是至关重要的。研究发现,储存环真空室表面沉积无定形碳薄膜是一种很有潜力的加速器真空室表面处理方法。采用直流磁控溅射的方法,在管道表面沉积了高质量的无定形碳薄膜,并对二次电子发射特性进行了研究,发现在入射电子密度为1×10^-8C/mm^-2的条件下,薄膜的SEY为1.132,说明无定形碳薄膜可以很好地降低二次电子发射,从而抑制电子云效应。     

航天器表面材料二次电子发射特性研究

航天器在轨表面入射离子、电子产生的二次发射电子流随二次电子发射系数的变化而变化,通过建模仿真对二次电子发射系数对充电电流、充电电位的影响进行验证。通过对航天器用表面材料ITO(Indium tin oxide,氧化铟锡)膜二次发射电子系数测试,测试结果与标准参数基本一致;测试结果表明,二次电子发射系数与材料厚度相关,且随着材料厚度的增加二次电子发射系数减小,因此可以通过改变航天器表面材料厚度的方式影响表面材料的二次电子发射系数,从而控制航天器表面材料的带电状态。     

空间材料二次电子发射特性测试

空间材料的二次电子发射系数是表征航天器表面充电状态的重要参数 ,对于卫星表面带电的预测及卫星防带电设计选材具有重要的作用。为了测量空间材料二次电子发射特性 ,研制了专门的测试装置。介绍了该实验装置的主要结构、性能及技术指标等 ,通过应用计算机数据采集系统 ,并研制专门的数据处理软件 ,提高了装置的自动测量能力。实验说明 ,该装置用于空间材料的二次电子发射特性测试中测量方便、准确     

介质材料带电对二次电子发射影响的研究

航天器充放电效应故障大多都会引起卫星灾难性事故,对航天器在轨安全运行产生较大的影响。二次电子发射系数是决定卫星表面带电速率和充电平衡电位水平的重要材料特征参数。研究介质材料表面带电对二次电子发射影响的理论模型,分析表面正电位激发和负电位阻挡效应,并给出计算结果,为航天器充放电效应数值模拟和防护设计提供数据支持。     

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.     

材料二次电子发射特性对表面充电过程影响的数值模拟研究

使用PIC方法,实现了地球同步轨道恶劣亚暴环境材料表面充电过程的数值模拟。从最大二次电子发射系数δm和δm对应的能量Em这2个方面,比较了不同二次电子发射特性下表面充电过程及最终平衡电位的异同。     

空间材料二次电子发射特性智能测试系统的设计

通过电子枪的优化、智能测试电路以及测量方法的选择,成功设计了一种新型的空间材料二次电子发射特性的测试系统。该系统运用可编程控制器PLC与组态王6．52作为开发平台,并结合电子控制和通信技术,实现真空获取、电子枪脉冲调制、各种电源启闭等的多线程控制以及数据的高速采集与实时处理,提高了系统的智能控制能力与实时监测能力。     

空间材料二次电子发射过程的理论研究

航天器充放电效应故障大多都会引起卫星灾难性事故,对航天器在轨安全运行产生较大的影响。空间材料的二次电子发射系数是决定卫星表面带电速率和充电平衡电位水平的重要材料特征参数,对于卫星表面带电的预测及卫星带电设计选材具有重要的意义。基于蒙特卡洛方法,从理论上分析了材料二次电子的产生、转移及逃逸过程,获得了材料二次电子发射系数的计算方法。实验结果表明该方法能较好地拟合材料二次电子发射系数随入射电子能量的变化趋势,为航天器充放电效应数值模拟和防护设计提供数据支持。     

离子束表面处理抑制空间行波管多级降压收集级二次电子发射的研究

设计了一台抑制空间行波管多级降压收集极二次电子发射的、专用离子束处理设备.研究了Mo 原子沉积速率对二次电子发射系数和表面织构的影响.无氧铜片基底上的试验结果表明,二次电子发射系数与Mo原子的沉积速率和表面织构密切相关.处理过程中基底温度起着重要作用.采用优化工艺得到的二次电子发射系数最大值下降到0.65,低于未经处理无氧铜基片的一半.初步试验表明,采用离子处理的多级降压收集极后,K和Ka 波段的行波管的整管效率获得明显提高.     

掺硼金刚石薄膜二次电子发射特性的研究

掺硼金刚石薄膜具有负电子亲和势和良好的电子运输性能且容易制备,作为冷阴极材料在图像显示技术和真空技术等方面都有着巨大的应用价值,引起人们的注意.从二次电子发射的机理以及影响二次电子发射系数的因素等方面,对如何利用MPCVD法制备出高二次电子发射系数的掺硼金刚石薄膜进行了综述.论述表明通过合适的工艺条件,对薄膜表面进行适当的处理,是可以制备出高二次电子发射系数的阴极用金刚石薄膜的.     

UV激光刻蚀BOPP薄膜包装特性研究

目的研究UV激光刻蚀双向拉伸聚丙烯(BOPP)薄膜后分子结构的变化,分析UV激光刻蚀对薄膜结构及透氧、透湿和力学性能等包装性能的影响,以便更好应用于食品包装领域。方法通过激光扫描显微镜分析、红外光谱分析和拉曼光谱分析,研究不同刻蚀深度薄膜表面形貌及内部分子结构变化。结果红外光谱无变化,说明无新的非极性键产生,拉曼光谱出现荧光,在1613 cm-1处的特征峰说明C=C双键出现;激光刻蚀处理可以提高薄膜透氧和透湿性能,且随刻蚀深度增加而增加,薄膜正向氧气透过性大于反向,反向水蒸气透过性大于正向;薄膜机械性能下降,刻蚀线方向与拉伸方向垂直时,其力学性能下降要大于刻蚀线方向与拉伸方向平行。结论在使用UV激光刻蚀薄膜进行包装设计时须考虑薄膜方向以及刻蚀线方向。     

薄膜体声波滤波器AlN压电薄膜的ICP刻蚀研究北大核心CSCD

随着5G通信技术的发展,通信频段不断提高,以氮化铝(AlN)为压电薄膜材料的薄膜体声波滤波器作为目前唯一可集成的射频前段滤波器成为研究热点之一。本文开展AlN材料刻蚀工艺的实验研究,实验中采用光刻胶作为刻蚀掩膜,Cl2/BCl3作为刻蚀工艺气体,通过一系列工艺影响参数调整及相应刻蚀结果分析,获得了ICP源功率、RF偏压功率、腔体压强和BCl3气体流量对AlN材料和光刻胶掩膜刻蚀速率、刻蚀形貌的影响规律。通过综合优化工艺参数,最终得到了侧壁平坦、表面光滑的空气隙型薄膜体声波滤波器三明治结构。     

工艺参数对Ar~+改性无氧铜表面形貌及二次电子发射的影响

为了降低材料的二次电子发射系数,本文对高导电无氧铜(OFHC,简称无氧铜)进行离子束表面改性处理,并研究其最优工艺条件,重点考查了温度、时间等工艺参数对表面形貌以及二次电子发射系数(δ)的影响。利用扫描电镜、能谱仪等对表面形貌及成分进行分析并在此基础上对改性后样品的表面形貌形成机理进行了初步探讨。实验得出最佳工艺为:在600℃下离子束改性处理1 h。该参数下处理的无氧铜样品的二次电子发射系数降低63.5%。     

正带电绝缘膜发射的二次电子的轨迹与返回特性

绝缘膜正带电现象在集成电路芯片低能电子束检测方面具有可以利用的前景。采用简化的表面电位分布模型 ,通过数值方法计算了二次电子从正带电绝缘膜表面发射后的运动轨迹 ,分析了初始条件和电位分布形态对轨迹特性的影响。在轨迹计算和考虑二次电子发射概率分布的基础上得到了二次电子受局部电场作用而返回表面时的最大初始动能、分布规律 ,提出了通过简单的一维势垒模型来确定二次电子返回率的方法 ,为分析电子束照射绝缘膜时正带电效应所产生的二次电子信号衬度现象奠定了基础     

叶片用316L不锈钢表面激光合金化铬涂层性能及参数优化北大核心CSCD

采用激光合金化方法在叶片用316L不锈钢表面制备铬涂层性能,并进行组织性能测定以及参数优化。研究结果表明:铬涂层合金化层为月牙状的结构,是一种网状的柱状晶形态。在中形成了具有较大宽度的枝状晶组织形态。在X射线衍射谱图上形成了Fe-Cr与Cr_xFe_y对应的各个衍射峰。硬度表现为由合金化层往基体方向具有明显梯度分布的特征。当激光功率增大后,将会引起铬合金层硬度与厚度的上升;当增大激光扫描速率后,铬合金层发生了硬度先增大后减小的现象,而厚度表现为持续减小的情况;当涂层的厚度增大后,将会引起铬合金层的硬度发生减小的现象,厚度开始增大。确定316L不锈钢表面激光合金化铬涂层最优工艺:激光功率5.5 kW,扫描速率8.5 mm/s,涂层厚度0.15 mm。     

离子轰击MgO薄膜二次电子发射的研究

氧化镁因其二次电子发射系数高、抗溅射能力强等优异的性能,广泛应用于平板显示器等电子器件中,其二次电子发射性能有重要的研究价值。介绍了离子轰击下氧化镁薄膜发射的二次电子的典型测量装置及相关研究结论,总结了离子轰击下氧化镁薄膜二次电子的发射特性,同时对离子轰击的材料产生的二次电子发射的研究提出了建议。脉冲中和法比较适用于离子轰击下的氧化镁薄膜的二次电子发射的测量;不同晶面的MgO薄膜的二次电子发射系数不同,（111）晶面最高;低能离子入射情况下,二次电子的能量分布与离子类型无关。     

圆柱形阳极层霍尔推力器的内磁极刻蚀研究北大核心CSCD

本文重点研究引起圆柱形阳极层霍尔推力器的内磁极刻蚀的入射离子能量和入射角分布,仿真中考虑入射离子能量和入射角分布大小的变化,进而得到相应的刻蚀速率。由仿真结果可知,放电电压400 V,阳极表面磁场强度175×10^(-4)T,中心最大刻蚀速率为3×10^(-9)m/s。磁场提高到205×10^(-9)T时,中心附近刻蚀速率增加到原来的1.3倍左右,边沿处的刻蚀速率基本相同。在175×10^(-9)T的磁场强度时,把放电电压从400提高到600 V时,中心附近的刻蚀速率从3×10^(-9)提高到12.1×10^(-9)m/s,刻蚀速率增加了4倍多。此仿真结果与150 h的实验结果一致。此研究方法和结果有助于圆柱形阳极层霍尔推力器的设计和寿命评估工作。