基于扫描电子显微镜的二次电子发射系数测量

二次电子发射特性对许多领域的真空器件有着重要的影响,准确测量二次电子发射系数至关重要。本文介绍了一种基于扫描电子显微镜的二次电子发射系数的测量方法。利用扫描电子显微镜电子束流的高稳定性和电子能量的宽范围可调的特性,引入法拉第杯样品台,通过改变电子束扫描速度,放大倍数及聚焦状态等电镜参数,对平滑Ag的二次电子发射系数进行测量。结果显示,平滑Ag的二次电子发射系数不受电镜参数影响,且与参考文献测量结果相符合。本测试方法对于研究材料宽电子能量范围的二次电子发射特性具有重要的参考意义。     

电子辐照介质材料二次电子发射系数与能谱测量数据库

电子辐照电介质材料的二次电子发射特性是影响各类真空电子器件与设备性能的重要参数,本文对电子束辐照下二十余种常用的典型介质材料的二次电子发射特性进行了实验测量研究.采用收集极负偏压法测量二次电子发射系数(SEY),通过给二次电子收集极加载不同的偏压来引导二次电子的运动,实现对积累电荷的中和,实验获得了介质材料的SEY随着...     

氧化镁薄膜二次电子发射系数的测试方法

综述了氧化镁薄膜二次电子发射系数的主要测试方法,包括静电法、脉冲中和法、双枪法、热控法、单脉冲法以及PDP间接法等。阐述了各测试方法的原理以及在测试中各自的优点和不足。分析表明,脉冲中和法和双枪法比较适合用于测试氧化镁薄膜二次电子发射。     

抑制多级降压收集极二次电子发射的研究进展

简述了热解石墨、高纯各向同性石墨和无氧铜材料的二次电子发射特性,以及离子束表面改性对二次电子发射特性的影响。分析表明热解石墨和高纯各向同性石墨的二次电子发射系数均明显低于无氧铜的二次电子发射系数,并且通过离子束表面改性后二次电子发射系数能够得到进一步的降低。同样的,离子束表面改性后的无氧铜的二次电子发射系数也得到一定的降低,并且还有很大的发展空间。     

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。     

0~89°的金属二次电子发射系数的通式

根据二次电子发射的物理特性和过程,以θ角射入原子序数为Z的金属的每个原电子发射的二次电子数(δPEθZ)、原电子的入射能量(Wp0)、cosθ和参数Y(θ,Z)之间的关系被推导出来了。根究实验结果,得出Wp0为2~10keV的比率βθ、Wp0和cosθ之间的关系式。根据二次电子发射系数δθ和二次电子发射系数δ0之间的关系,Wp0为2~10keV的δθ、δ0、背散射系数η0、背散射系数ηθ、参数Y(θ,Z)、Wp0和cosθ之间的关系式(r)被推导出。根据r、实验结果、ηθ和η0的表达式,得出参数Y(θ,Z)、Z和θ之间的关系式。以δ0、η0、ηθ、cosθ的[1.08-0.59(θ/90)12](20/Z)0.07407次方、Wp0和cosθ为变量的Wp0为2~10keVδθ的通式被推导出。用该通式计算出来的二次电子发射系数与实验的铝、镍、铅和铍二次电子发射系数分别进行了比较。结果表明:推导的二次电子发射系数的通式可以用来估算Wp0为2~10keV和θ为0~89°的二次电子发射系数。     

10～30 keV二次电子发射系数的表达式

根据二次电子发射的主要物理过程和特性,推导出最大二次电子发射系数(δm)的表达式.还推导出平均每个高能原电子发射的二次电子数(δPE)的表达式.根据δPE、δm和高能二次电子发射系数(δ)之间的关系,推导出以δm、原子序数、原子质量数、物质密度、背散射系数、高能背散射系数、参数A、能量幂次(n)和原电子入射能量为变量δ的通式.用ESTR程序计算出一些材料的10～ 30 keV能量范围内的参数A和n.用该通式计算出δ并与相应的实验值进行了比较,结果表明,成功地推导出金属、半金属和元素半导体10～ 30 keV的δ通式.     

不同入射角度铝的较高能二次电子发射系数表达式

根据分析二次电子的入射过程及二次电子发射系数的定义,从理论上推导出铝的较高能二次电子发射系数与原电子入射能量及入射角度的关系。通过计算,得出了发射系数的具体表达式。用该表达式计算得到原电子以不同角度轰击下铝的较高能二次电子发射系数理论值。根据该表达式得到的理论数据与已有实验数据比较符合。     

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。     

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.     

PDP放电单元Si掺杂MgO保护层二次电子发射系数理论研究

采用基于密度泛函理论的原子轨道展开方法的第一性原理计算了Mg1-xSixO体系的电子结构、用SIESTA软件包计算了Mg1-xSixO体系的晶胞结构,体系基态总能,确定了MgO的最优晶格常数。同时,计算了Mg1-xSixO的能带结构、态密度、分波态密度等。针对采用氖氙混合气体的PDP放电单元,分析了Si掺杂对MgO晶体的电子结构以及氖离子和氙离子二次电子发射系数的影响。结果表明,掺入微量的Si(掺杂浓度小于0.06)可提高MgO保护层氖离子和氙离子的二次电子发射系数,其中氙离子的二次电子发射系数的提高尤为显著。同时由分析结果表明,Si掺杂量存在最优化值为0.0185。     

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.     

第一性原理研究PDP放电单元MgO保护层各种空缺对二次电子发射系数的影响

基于密度泛函理论的第一原理赝势法,研究了PDP放电单元中MgO保护层在形成氧空缺后的电子结构的变化.通过对能带结构和态密度分布的计算,可以看到MgO形成氧空缺后在禁带中引入了能级.本文计算了完整MgO以及含F、F~+、F~(2+)空缺的MgO晶体,得到不同能带结构和态密度分布,同时计算了相应的二次电子发射系数.结果表明空缺的形成,可有效提高二次电子发射系数,其中形成F空缺的MgO晶体的二次电子发射系数最大.     

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     

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.     

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。     

Re掺杂对W丝阴极二次电子发射的影响

为了提高纯W丝阴极的二次电子发射系数(δ),在W粉中掺杂不同比例的Re粉。将混合好的W-Re粉制备在W片表面,经高温烧结后测量其二次电子发射系数。实验结果显示Re掺杂合金阴极能够提高纯钨丝阴极的δ。不同掺杂Re的W-Re合金阴极对提高二次电子发射系数的能力不同,掺杂5(质量比)%Re的W-Re合金阴极的二次电子发射系数最大,其最大二次电子发射系数(δm)值为1.8,相比于未掺杂的纯钨粉烧结阴极的δm,能够提高80%。     

伴有二次电子发射的磁化等离子体鞘层结构特性

建立了包括电子、离子以及器壁发射二次电子的磁化等离子体鞘层流体模型,采用四阶龙格库塔法数值研究了伴有二次电子发射的磁鞘结构特性。模拟结果显示二次电子发射对于弱磁等离子体鞘层中的离子密度影响较大,而对于磁场较强的等离子体鞘层,鞘层中离子密度分布主要由磁场来决定。磁场的存在可以促进器壁电子的发射,磁场的增加或二次电子发射系数的增加都将使得鞘层厚度的减小,同时将导致沉积到器壁的离子动能流发生变化,从而直接影响器壁材料的性能。     

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.     

低能原电子下形状因子对金属曲面二次发射系数的影响

提出金属曲面二次电子发射的形状因子概念,并从理论上论述了形状因子对曲面二次电子发射系数的影响。从半经验理论出发,推导出低能原电子入射下,金属曲面二次发射系数与入射角的近似关系,并结合曲面形状,得到形状因子一般表达式,进而求出金属曲面的二次发射系数。以圆柱曲面为例,计算其形状因子和低能入射下其二次发射系数,并用实验数据证明了该理论的正确性,最后对结果进行了讨论,得到如下结论:在低能原电子入射情况下,金属曲面二次发射系数为金属材料二次发射系数与形状因子相乘所得。