【摘要】：本文以導航通訊衛(wèi)星用行波管放大器工作環(huán)境對碳膜衰減器的影響為背景,利用電子加速器和正離子加速器,對碳膜衰減器樣品開展了60 keV電子和質子輻照試驗,總結了衰減器吸波性能和電阻隨輻照注量的變化規(guī)律,并利用掃描電子顯微鏡、輪廓儀、納米壓痕、拉曼光譜和X射線光電子能譜儀等分析方法,研究了碳膜結構的變化,探討了碳膜結構與吸波性能之間的關系。研究發(fā)現(xiàn),經60 keV電子輻照后,碳膜的吸波性能變化不大,電子對碳膜厚度和電阻率的影響也不明顯。在60 keV質子輻照后,碳膜對微波的總衰減量隨輻照注量的提高而下降,在輻照注量為1E16 p/cm~2時下降幅度最大。碳膜的厚度和電阻率隨質子輻照注量的增加而減小,這說明厚度的減小是質子輻照影響碳膜吸波性能的主要方式。利用拉曼光譜和XPS對輻照后碳膜的分析證明,電子和質子輻照能使碳膜內部C-O鍵斷裂,使碳膜內部氧含量降低,氧會向表面擴散,在電子或質子的共同作用下使表面的碳膜被氧化。60 keV電子輻照不會對碳膜的晶體結構產生很大影響,而60 keV質子輻照會破壞碳膜的晶體結構,在輻照注量為1E16 p/cm~2時碳膜會由納米晶石墨轉變?yōu)闊o定形碳,碳膜的晶化程度,部分氫與碳結合,較少了碳膜厚度,同時提高了碳膜內的載流子遷移率,使得碳膜的電阻率下降。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN715;TB383.2
【圖文】：

子束得到匯聚。在圖中可以看到電子注會進入螺旋線中間，這是行波管的慢波結構，主要用于傳輸信號，當輸入信號進入螺旋線后，相速度會降低，輸入信號的相速度與電子注接近時，二者可以進行能量交換，此外，輸入信號的色散也會被降低，電磁波能量提高，從而使輸入信號得到加強，或者說信號得到增益。輸入輸出終端主要功能是對信號進行傳導，輸入終端將信號耦合到螺旋線上，輸出終端則將增益后的輸出信號傳輸到負載端，在輸出端旁邊還有收集極，主要是將那些和輸入信號發(fā)生交互作用的電子收集起來，防止它們反射到螺旋線處，造成信號中產生雜波[2]。在收集極處，電子雖然與輸入的微波信號交換了部分能量，但能量依然很高，這會使行波管局部的溫度升高，影響其正常工作，同時也可能影響行波管中的氣體環(huán)境，一般需要通過在收集極附近設置散熱器來解決。電磁波在管內傳播時，可能會發(fā)生自激振蕩，使得行波管的輸出端出現(xiàn)雜波，為了避免這一問題，常見的方法是在行波管中設置衰減器以吸收雜波，目前最常用的方法是在螺旋管的支持桿上鍍一層碳膜，達到吸波的目的[3]。RF 輸入螺旋線 RF 輸出

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文稱作自激震蕩，行波管正常工作時，如果有自激振中引入雜波，如圖 1-2 所示，圖中的 BWO 指自激震計算值，自激震蕩在 11GHz 使輸出微波的功率下降響，因此，這種現(xiàn)象必須加以抑制，這就需要采用合，目前的已研究的方法很多，包括對行波管的電路和管內壁粗糙度[5]，以及在行波管中設置衰減器，在常用方法。中的夾持桿主要是為了固定螺旋線，但是，作為信號位置，螺旋線中的信號損耗應該盡可能少，這要求夾能小，一般使用介電常數較小的材料，包括氧化鈹橫截面一般為方形或者圓形，這樣可以保證螺旋線電子通過。

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文波性能可以通過調整表面張力、官能團和粘度來實現(xiàn)[12]。在一些實際應用中也將石墨作為涂層涂在相應的部件上起到電磁屏蔽的作用，當然，近年來各類新型碳材料的發(fā)展也使涂層所用的材料種類越來越多，典型的如碳納米管/聚酰胺樹脂涂層，加入 20%的碳納米管后最大屏蔽效率可以達到 72dB[14]。在炭黑之后碳纖維得到了人們的關注，它的密度小、強度高，非常適于制作高性能的吸波復合材料。但是，碳纖維的電阻率高，這會使電磁波很容易在其表面被反射，因此要對碳纖維進行其他處理才能讓它有良好的吸波性能。例如，對碳纖維表面進行活化處理，可以有效提高電磁波在材料內部的反射次數，使材料對電磁波的損耗增加。有研究者將碳纖維在 CO2氣氛中加熱至1000℃，保溫 1h 之后通 N2降溫，這樣活化后的碳纖維摻入環(huán)氧樹脂中能使衰減量由29.6dB 提高到 38.8dB[15]。當然，也可以將碳纖維與 SiO2、Fe3O4等氧化物制成復合材料[16]，通過調節(jié)碳纖維介電常數來調節(jié)吸波性能[17]。

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本文編號：2748405