The invention discloses a simple preparation method of a two electron emission film, belonging to the technical field of the two electron emission cathode material. YISHION Ag / Al / Ti as matrix, pure magnesium as sputtering source, YISHION argon as the working gas, oxygen as reaction gases on substrate by resistance heating conditions by DC reactive magnetron sputtering on silver / aluminum / titanium substrate prepared MgO thin film, secondary emission coefficient up to 4.88. The MgO film cathode prepared by the method has the advantages of simple preparation process, controllable film thickness, homogeneous composition, good crystallinity, high secondary emission coefficient, stable emission performance, and resistance to electron bombardment, etc.. It is expected to be used in photomultiplier tubes, cesium atomic clocks, magnetron and other fields.
【技术实现步骤摘要】
一种二次电子发射薄膜的简易制备方法
本专利技术涉及一种二次电子发射薄膜的简易制备方法,具体涉及一种以银/铝/钛金属为基材采用磁控溅射技术沉积具有优异次级电子发射性能的MgO薄膜的制备方法,属于二次电子发射阴极材料的制备
技术介绍
随着电子信息技术的发展,次级电子发射材料在真空电子器件中发挥越来越重要的作用,如光电倍增管、铯原子钟、磁控管等军用、民用真空电子器件。相对于其他次级发射材料,MgO薄膜具备优异的次级发射性能,在较低的加速电压(200–600eV)条件下,次级发射系数能维持在3以上,符合多种真空电子器件的实际使用要求。目前,制备氧化镁薄膜的方法有多种,如传统热活化处理、溶胶-凝胶法、磁控溅射沉积、电子束蒸镀等。薄膜制备方法及工艺对MgO薄膜的形貌、结构、表面粗糙度和薄膜厚度有直接影响,进而影响其次级发射性能。例如,非晶态MgO薄膜的次级发射系数较低,而在一定基底温度条件下沉积获得的晶态MgO薄膜则具有较高的次级发射系数;较薄的MgO薄膜容易被电子束穿透进入基材,而较厚的MgO薄膜又不利于薄膜内部激发的二次电子逸出表面以及不利于电子在阴极表面的补充,因而次级发射系数较差,而只有厚度适中的MgO薄膜才具有较理想的的次级电子发射系数。MgO薄膜的传统制备方法为热活化处理Ag-Mg合金,此方法不能实现薄膜厚度的精确控制,制备的阴极发射体的次级发射稳定性较差,寿命较短。溶胶-凝胶法制备的MgO薄膜成分结构复杂,MgO层的质量较差,影响次级发射系数。采用MgO靶材在金属或玻璃基片上磁控溅射直接沉积MgO薄膜,MgO通常为非晶态,次级发射系数不理想;而 ...
【技术保护点】
一种二次电子发射薄膜的简易制备方法,其特征在于,主要按照下列步骤制备:A.以纯金属银、铝、钛为基材材料,经表面磨、抛光,之后用丙酮和酒精超声波清洗。以纯金属镁充当薄膜材料的溅射源物质;B.将经步骤A所得的基材固定在样品台上,将样品台放入磁控溅射仪进样室,基材在进样室经清洗后送入可旋转金属基底上;C.对密闭反应室抽真空,对金属基底加热;D.待磁控溅射仪反应室背底真空度抽至一定程度及金属基底在室温或加热至一定温度条件下,通入一定流量比的高纯氧和氩混合气体,在反应室真空度回升至反应气压时开始预溅射,预溅射处理一定时间后开始直流镁靶溅射,氩离子轰击靶材所得的镁与腔室里的氧气反应,最终在基材表面沉积获得MgO薄膜。
【技术特征摘要】
1.一种二次电子发射薄膜的简易制备方法,其特征在于,主要按照下列步骤制备:A.以纯金属银、铝、钛为基材材料,经表面磨、抛光,之后用丙酮和酒精超声波清洗。以纯金属镁充当薄膜材料的溅射源物质;B.将经步骤A所得的基材固定在样品台上,将样品台放入磁控溅射仪进样室,基材在进样室经清洗后送入可旋转金属基底上;C.对密闭反应室抽真空,对金属基底加热;D.待磁控溅射仪反应室背底真空度抽至一定程度及金属基底在室温或加热至一定温度条件下,通入一定流量比的高纯氧和氩混合气体,在反应室真空度回升至反应气压时开始预溅射,预溅射处理一定时间后开始直流镁靶溅射,氩离子轰击靶材所得的镁与腔室里的氧气反应,最终在基材表面沉积获得MgO薄膜。2.按照权利要求1的一种二次电子发射薄膜的简易制备方法,其特征在于,步骤A中,所述基材材料金属银、铝、钛以及金属镁靶材的纯度为99.99%。表面磨、抛光工艺为:分别经2000#、3000#、5000#SiC砂纸打磨Ag/Al/Ti基材样品以得到光滑平整表面,有利于磁控溅射物质的附着沉积。之后经丙酮和酒精分别超声波清洗5min,后在真空干燥箱烘干,以去除样品表面吸附杂质。3.按照权利要求1的一种二次电子发射薄膜的简易制备方法,其特征在于,步骤B中,所述清洗是在氩气气氛下通过射频电源在50~100W功率条件下产生的氩离子辉光清洗300...
【专利技术属性】
技术研发人员:王金淑,王飞飞,周帆,李洪义,张权,殷俏,
申请(专利权)人:北京工业大学,
类型:发明
国别省市:北京,11
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