沉积在RF或MW金属部件上的抗次级电子倍增涂层、通过激光表面纹理化形成其的方法技术

本公开涉及沉积在RF或MW金属部件上的抗次级电子倍增涂层、通过激光表面纹理化形成该涂层的方法。本公开涉及沉积RF或MW部件上的抗次级电子倍增涂层、通过用激光器对这种涂层进行表面纹理化。本发明专利技术涉及在金属基板上通过激光烧蚀的抗次级电子倍增涂层的形成方法，该抗次级电子倍增涂层的构成材料选自门捷列夫表的第10列或第11列的金属或者这些金属的合金中，并且该涂层的纹理包括以规则的间隔重复的空腔的一个或多个图案，两个相邻的空腔之间的间隔间距在0到100μm之间的范围内。

【技术实现步骤摘要】
沉积在RF或MW金属部件上的抗次级电子倍增涂层、通过激光表面纹理化形成其的方法
本专利技术的主题是沉积在金属部件上的抗次级电子倍增涂层以及形成该涂层的方法。在此并且在本专利技术的框架中，“抗次级电子倍增涂层”应理解为是指其功能是消除或至少极大地减小被称为“次级电子倍增效应”的效应的涂层。本专利技术可适用于被设计用于提供射频信号(RF)或微波(MW)范围内的信号的发送和/或接收以用于空间电信的设备的任何部件，例如连接器或开关。本专利技术还可适用于核领域，并且一般而言，可适用于存在次级电子倍增效应的风险的任何应用。本专利技术尤其可以应用于连接器、同轴或波导开关的触件或天线。
技术介绍
次级电子倍增效应是一种真空电子放电现象，当在交变电场的作用下，一次电子导致二次电子从诸如波导或触件之类的射频部件的壁发出时，就会发生这种现象。这些发出的二次电子又会通过施加的交变电场而加速，并且它们本身也会导致二次电子从部件的相对壁发出。在某些条件下，尤其是在空间真空下，会发生乘数效应或雪崩效应，从而导致残留的低压气体电子放电或击穿，这可能损坏结构。特别是，在高功率传输设备中，像在大型热核环形等离子体系统的结构中一样，在空基微波(MW)和射频(RF)连接系统或仪器中可能会发生次级电子倍增效应。在使用各种几何形状并在从几MHz到数十GHz的频率范围内运行的粒子加速器中，次级电子倍增效应限制了在真空条件下运行的这些高功率设备中可以传输的最大功率。实际上，在所有设计用于空间的高功率RF连接设备、大型粒子加速器、速调管和其它RF高功率真空管中，次级电子倍增效应可能具有严重的不利影响。一种用于消除或至少尽可能减小这种次级电子倍增效应的已知解决方案是在所讨论的部件的表面上沉积合适的涂层。这种被称为“抗次级电子倍增涂层”的涂层必须表现出足够的表面电导率，以最小化暴露于空气时的RF损耗、高电阻以及二次电子的低再发射能力。后一点已知为首字母缩写词SEY(针对“二次电子产率”)。因此，抗次级电子倍增涂层必须尽可能降低SEY。解决方案之一在于在能够发出这些二次电子的区域中产生非平面的不规则表面。这些电子然后被部分捕获在这种不规则的表面纹理内。专利申请US2017/0292190提供了通过化学方法沉积在金属基板上的抗次级电子倍增涂层，该化学方法特别需要使用酸来实施蚀刻步骤。所公开的涂层表现出远非完美的性能特性。此外，化学蚀刻方法是通过浸入一个或多个化学浴中进行的，并且一方面，它不允许或仅以非常严格的措施为代价，仅将要沉积的涂层局限在部件的某些区域中。另一方面，它不允许实施金涂层，该金涂层是化学上最惰性的金属之一，但是它构成了所寻求的抗次级电子倍增效应的理想候选者之一。此外，该方法可以生成纹理不均匀的涂层，并且该涂层可能留下较差的纹理区，因此可能成为SEY增加的来源。出版物[1]描述了在涂敷有SiN层的硅基板上形成的金层中，通过混合工艺电镀/光刻生产微孔。出版物[2]公开了通过光刻实现包括铝基板的RF部件(K带中的桥式滤波器)，该铝基板上通过光刻沉积Ag涂层。根据出版物[1]和[2]的方法生成孔的简单形状，孔的壁的形状不能被控制。而且，这些方法不能在二维表面上产生孔，因此不适合于表面为3维、尤其是邻接的壁彼此垂直的诸如RF部件之类的产品。此外，这些光刻方法不能用于圆柱形表面的内部或外部，或者不能用于大曲率半径和/或大尺寸的表面。最后，这些方法具有光刻固有的缺陷，即，一方面需要在洁净室中的特定的环境，而另一方面需要使用很少推荐用于空间应用的有机树脂，并且需要互补的工艺和彻底的彻底清洁以避免脱气的风险。此外，专利申请CN108767413公开了用于空间的MW部件，该部件的表面被激光烧蚀以抑制微放电现象。计划的形貌约为数百μm，这对于当前的应用来说并不允许最佳的抗次级电子倍增效应。因此，存在对改善抗次级电子倍增涂层及其形成方法的需求，特别是为了获得低的SEY、足够的表面电导率、暴露于空气时的高电阻，以及为了最佳地保持电性能特性以用于通过包括这些涂层的金属部件传输RF信号。本专利技术的目的是至少部分地满足该需求。
技术实现思路
为此目的，本专利技术的一个主题是在金属基板上形成抗次级电子倍增涂层的方法，包括以下步骤：(a)在金属基板的至少一部分表面之上沉积由选自门捷列夫表的第10列或第11列的金属或者这些金属的合金中的构成材料制成的涂层，(b)对根据步骤(a)沉积的涂层进行激光处理，以这种方式来获得沉积的涂层的纹理，其中以规则的间隔重复空腔一个或多个图案，两个相邻的空腔之间的间隔的间距范围在0和100μm之间。每个空腔的开口直径可以在2μm和50μm之间的范围内，优选在2μm和30μm之间的范围内。在适当的情况下，在步骤(a)之前，该方法可以包括沉积用于涂层的粘附层的步骤。有利地，组成根据步骤(a)沉积的涂层的材料选自金、银、银合金，优选地选自金合金、金-镍或金-钴合金。根据一个有利的变型实施例，步骤(b)借助于飞秒激光器进行。在此回想起，与通常产生连续辐射的常规激光器相反，飞秒激光器产生非常短的闪光，即，光的脉冲。每个脉冲优选地持续几fs到100fs，其中1fs等于10-15s。飞秒激光器的优点之一是具有受其热影响非常小的区域。此外，飞秒激光器允许以要获得的规则的间隔完全重复的空腔的图案，这在本专利技术的框架中是期望的。优选地，步骤(a)根据电化学表面处理(化学或电解涂覆)技术进行。根据一个有利的变型实施例，在步骤(a)之前，实现了用根据物理气相沉积(PVD)技术沉积的至少一个薄层涂覆金属基板的步骤。优选地，薄层是金层。本专利技术的主题还是如上所述的RF或MW部件的用途，特别是用于从卫星传输信号或向卫星传输信号，该RF或MW部件的有源部分(activepart)的至少一部分表面由根据如上所述的形成方法涂覆有抗次级电子倍增涂层的金属基板组成。这些例如可以是用于在P、S、L、C或X频带中进行发送和/或接收的波导开关，或者可替代地可以是用于在电磁频谱的所有频带中进行发送和/或接收的同轴开关。因此，本专利技术主要包含优选地为金或银或者这些金属的合金的抗次级电子倍增涂层，该涂层通过激光烧蚀纹理化，该激光烧蚀允许在具有这种纹理的金属部件的表面的一部分之上产生校准几何形状的空腔，空腔以规则的方式重复，其中间隔的间距在0和100μm之间。空腔充当一次电子的非常有效的陷阱，这允许获得降低的SEY。另外，使空腔的这些图案以规则的间隔重复意味着均匀的涂层纹理，这也有助于降低的SEY。空腔之间减小的距离极大地限制了次级电子倍增效应，该效应二维表面中占优势。凭借根据本专利技术的抗次级电子倍增涂层，与仅通过例如根据电化学(化学或电解)沉积类型的表面处理技术通过沉积形成的特别是金或银的导电金属涂层相比，在HF或MW信号的传输功率方面的性能特性可以得到显着改善，但不会显本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在金属基板上形成抗次级电子倍增涂层的方法，包括以下步骤：/n(a)在金属基板的至少一部分表面之上沉积由选自门捷列夫表的第10列或第11列的金属或者这些金属的合金中的构成材料制成的涂层，/n(b)对根据步骤(a)沉积的涂层进行激光处理，以这种方式获得所沉积的涂层的纹理，其中以规则的间隔重复空腔的一个或多个图案，两个相邻的空腔之间的间隔间距范围在0μm和100μm之间。/n

【技术特征摘要】
20190211 FR 19013381.一种用于在金属基板上形成抗次级电子倍增涂层的方法，包括以下步骤：
(a)在金属基板的至少一部分表面之上沉积由选自门捷列夫表的第10列或第11列的金属或者这些金属的合金中的构成材料制成的涂层，
(b)对根据步骤(a)沉积的涂层进行激光处理，以这种方式获得所沉积的涂层的纹理，其中以规则的间隔重复空腔的一个或多个图案，两个相邻的空腔之间的间隔间距范围在0μm和100μm之间。


2.根据权利要求1所述的形成方法，在步骤(a)之前，包括用于沉积用于涂层的粘附层的步骤。


3.根据权利要求1所述的形成方法，其中根据步骤(a)沉积的涂层的构成材料选自金、银、银合金，优选地选自金合金、金-镍或金-钴合金。


4.根据权利要求1所述的形成方法，其中，步骤(b)借助于飞秒激光器进行。


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【专利技术属性】
技术研发人员：P·卡约，F·雅诺，
申请(专利权)人：雷迪埃公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR