一种二次电子发射薄膜致密化成膜方法技术

本发明专利技术公开了一种二次电子发射薄膜致密化成膜方法。本发明专利技术采用等离子体辅助下的磁控溅射技术新方法镀制，通过离子源产生的等离子体，增强成膜离子的能量，剥蚀成膜大颗粒，提高膜层的致密度，从而提高二次电子发射薄膜耐受铯离子与电子的轰击能力。本发明专利技术可将电子倍增器，将衰减速率指标降低至0.2V/天以下，可将电子倍增器使用寿命指标提升至12年以上。子倍增器使用寿命指标提升至12年以上。子倍增器使用寿命指标提升至12年以上。

【技术实现步骤摘要】
一种二次电子发射薄膜致密化成膜方法


[0001]本专利技术涉及电子倍增器
，具体涉及一种二次电子发射薄膜致密化成膜方法。

技术介绍

[0002]电子倍增器是放大微弱信号的电真空器件，可应用于铯原子钟、质谱计、表面分析仪器等领域，电子倍增器一般采用多打拿级结构，如图2所示，d1
‑
d9即第一至第九打拿极，第一打拿极d1又称为阴极K，第九打拿极即末打拿极E，A为阳极即收集极，R1
‑
R9为分压电阻。当在阴极K与末打拿极E之间加载负高压时，相邻打拿极间通过分压电阻R产生电场，第一打拿极在铯离子的轰击下发射二次电子，产生的二次电子在电场作用下入射至第二打拿极，激发第二打拿极产生二次电子，以此类推，经多级倍增放大后的二次电子最终被收集极A接收输出用于检测。
[0003]制备在打拿级内表面上的二次电子发射薄膜(如图2所示)是电子倍增器实现信号放大的关键。在使用过程中，电子倍增器打拿级上二次电子发射薄膜因离子与电子入射而不断发射电子，最终将离子信号转化成电子信号并经多级放大用于信号检定。由于能量较高，铯离子与电子的不断入射，实际会造成二次电子发射薄膜的结构损伤。在高能离子与大束流增益电子束的不断轰击下，二次电子发射薄膜发射系数逐渐减小，电子倍增器增益电流值逐渐降低，这是造成电子倍增器失效的主要原因。
[0004]二次电子发射薄膜耐受离子与发射电子轰击的能力，是保证电子倍增器长使用寿命的关键。提高二次电子发射薄膜的致密度，是提高二次电子发射薄膜抗离子与发射电子轰击能力的重要途径。目前电子倍增器二次电子发射薄膜制备方法包括Ag
‑
Mg合金敏化法和磁控溅射法，由于成膜方式的不同，磁控溅射法比Ag
‑
Mg合金敏化法制备的二次电子发射薄膜具有更高的致密度，使用寿命更长。但由于成膜离子能量的限制，磁控溅射法无法继续提高二次电子发射薄膜致密度，电子倍增器使用寿命仍存在问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种二次电子发射薄膜致密化成膜方法，采用等离子体辅助磁控溅射技术，即在磁控溅射镀膜过程中引入等离子体，剥蚀附着力较差的大颗粒，提高二次电子发射薄膜的致密性，提高薄膜耐受离子与发射电子轰击的能力，从而提高电子倍增器的使用寿命。
[0006]本专利技术的二次电子发射薄膜致密化成膜方法，在磁控溅射镀膜腔室中安装等离子体发生器；在磁控溅射镀膜过程中同步开启等离子体发生器，等离子体发生器产生等离子体，起到增加成膜粒子能量、剥蚀大尺寸颗粒、增强膜层的致密性与附着力的作用。
[0007]较优的，所述等离子体发生器为端部霍尔型离子源；端部霍尔型离子源的放电电压50～300V，放电电流1～15A，离子能量分布于10～140eV，离子束流发散角25
°
～75
°
。
[0008]较优的，等离子体发生器安装于磁控溅射镀膜腔室中，等离子体发生器的发射面
指向磁控溅射基片架中心位置；所述发射面中心点与基片架中心点的连线，与基片架轴线呈夹角α，所述α为30
°
～60
°
；所述发射面中心点水平面距离基片架水平面高度H，所述H为10
‑
30cm。
[0009]较优的，所述二次电子发射薄膜为MgO、Al2O3或SiO2薄膜。
[0010]较优的，镀膜过程中，镀膜气压为1～2mTorr，磁控溅射的功率为120～200W，同步开启等离子体发生器，等离子体发生器功率为50～150W，膜层沉积速率大于
[0011]有益效果：
[0012]本专利技术采用等离子体辅助下的磁控溅射技术新方法镀制，通过离子源产生的等离子体，增强成膜离子的能量，剥蚀成膜大颗粒，提高膜层的致密度，从而提高二次电子发射薄膜耐受铯离子与电子的轰击能力。本专利技术可将电子倍增器，将衰减速率指标降低至0.2V/天以下，可将电子倍增器使用寿命指标提升至12年以上。
附图说明
[0013]图1为电子倍增器工作原理示意图；
[0014]图2为电子倍增器打拿级示意图；
[0015]图3磁控溅射设备真空腔室离子源安装结构示意图；
[0016]图4等离子体辅助磁控溅射与磁控溅射制备MgO薄膜X射线衍射分析对比；
[0017]图5电子倍增器工作电压变化曲线。
具体实施方式
[0018]下面结合附图并举实施例，对本专利技术进行详细描述。
[0019]本专利技术提供了一种二次电子发射薄膜致密化成膜方法，在磁控溅射镀膜设备中安装等离子体发生器，镀膜过程中同步开启等离子体发生器，产生等离子体，轰击沉积面，起到增加成膜粒子能量，剥蚀大尺寸颗粒，增强膜层的致密性与附着力的目的。
[0020]本实施例采用端部霍尔型离子源作为等离子体发生器，放电电压50V
‑
300V，放电电流1A
‑
15A，离子能量分布于10eV
‑
140eV，离子束流发散角25
°‑
75
°
，能够完全适用于磁控溅射沉积过程通氧气、氮气等反应气体。
[0021]等离子体发生器安装于磁控溅射镀膜腔室中，等离子体发生器发射面指向磁控溅射基片架中心位置；所述发射面中心点与基片架中心点的连线，与基片架轴线夹角α分布于30
°‑
60
°
，所述发射面中心点水平面距离基片架水平面高度H分布于10
‑
30cm。
[0022]本专利技术适用于MgO、Al2O3、SiO2等二次电子发射薄膜层致密化镀制。镀膜过程中，沉积气压设定范围为0.5
‑
2mTorr，二次电子发射薄膜镀膜功率设定范围为120
‑
200W，同步开启等离子体发生器，等离子体发生器功率50
‑
150W，以上参数可保证膜层沉积速率大于实现二次电子发射薄膜致密化制备。
[0023]本专利技术制备的二次电子发射薄膜层致密度可得到明显提高，抗离子与电子轰击能力明显提高，可将电子倍增器衰减速率指标降低至0.2V/天以下。
[0024]实施例1
[0025]以二次电子发射薄膜层MgO致密化镀制为例，进行说明：
[0026]等离子体发生器安装于磁控溅射镀膜腔室中，等离子体发生器发射面指向磁控溅射基片架中心位置；所述发射面中心点与基片架中心点的连线，与基片架轴线夹角α为50
°
，所述发射面中心点水平面距离基片架水平面高度H分布于20cm。采用等离子体辅助磁控溅射的方式制备MgO，沉积气压为1mTorr，沉积功率为200W；同步开启端部霍尔型离子源，离子源功率60W，放电电压60V，放电电流1A，离子能量分布于60eV，离子束流发散角30
°‑
70
°
。图4为等离子体辅助磁控溅射技术与常规磁控溅射技术制备MgO膜X射线能谱分析对比数据，从图中可以明显看出，采用等离子体辅本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二次电子发射薄膜致密化成膜方法，其特征在于，在磁控溅射镀膜腔室中安装等离子体发生器；在磁控溅射镀膜过程中同步开启等离子体发生器，等离子体发生器产生等离子体，起到增加成膜粒子能量、剥蚀大尺寸颗粒、增强膜层的致密性与附着力的作用。2.如权利要求1所述的二次电子发射薄膜致密化成膜方法，其特征在于，所述等离子体发生器为端部霍尔型离子源；端部霍尔型离子源的放电电压50～300V，放电电流1～15A，离子能量分布于10～140eV，离子束流发散角25
°
～75
°
。3.如权利要求1或2所述的二次电子发射薄膜致密化成膜方法，其特征在于，等离子体发生器安装于磁控溅射镀膜腔室中，等离子...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭磊，崔敬忠，王多书，刘志栋，陈江，杨炜，涂建辉，侍椿科，王骥，马寅光，
申请(专利权)人：兰州空间技术物理研究所，
类型：发明
国别省市：