發(fā)布時間：2017-09-12 05:32

  本文關鍵詞：微小尺寸電子注束斑的測量和分析

  更多相關文章： 電子注 束斑 掃描電子顯微鏡 高真空動態(tài)系統(tǒng)

【摘要】：在熱陰極電子槍中,陰極兩端加載一定電壓會產生激活態(tài)的電子,這種電子在陰陽極間形成的高壓加速電場中受力運動后會被加速至很高的速度,被加速的電子在真空環(huán)境中的匯聚磁場作用下,形成具有很高能量密度的高速電子流,這種具有高能量密度的高速電子流就稱為電子束或電子注[1]。電子注在電子顯微鏡、顯像管、加速器、大功率微波管中起到至關重要的作用。在新型太赫茲輻射源的研究中,我們發(fā)現(xiàn)運動的電子注能夠產生一定頻率的電磁輻射或激發(fā)相應的物理現(xiàn)象,其中受激輻射所產生的電磁波頻率和電磁波功率與電子注的束流束斑等參數(shù)有一定的關系。因此測量電子注束斑束流參數(shù)就成為新型太赫茲輻射源研究中的一項重要工作。電子注束流束斑參數(shù)的測量是一個很大的課題,經過前人的總結與積累形成了一些測量電子注參數(shù)的方法,且根據(jù)不同類型的電子注有相應的電子注束斑的測量方法。根據(jù)現(xiàn)有的測量電子注束斑的方法可知,在真空行波管中常用到打靶法來測量電子注束斑尺寸,在真空回旋管中有時會用到電子束曝光膠來測量電子注束斑尺寸,且打靶法和電子束曝光膠這兩種方法對于測量電子注束斑尺寸都是行之有效的,然而這兩種方法也是有一定的局限性,即它僅僅針對電子注束斑尺寸較大的情況時是較為合適的。在新型太赫茲輻射源的研究中,根據(jù)項目需求需要使用到的電子注束流和束斑尺寸要遠遠小于行波管或是回旋管中用到的電子注,據(jù)理論計算得出需要使用的電子注密度應盡可能高,即電子注束流應該在微量級,而電子注束斑尺寸應盡可能的小,這樣才能滿足陰極發(fā)射源這部分的需求,因此項目中需要使用到收斂型的皮爾斯槍作為新型太赫茲輻射源的電子注發(fā)射源,由于實驗中涉及到的電子注束流大致在微安量級甚至是納安量級,因此,測量微納量級的電子注參數(shù)是項目研究的重點。本課題在現(xiàn)有的測量電子注束流束斑參數(shù)方法的基礎上,針對新型太赫茲輻射源研究中使用到的電子注提出兩種微小尺寸電子注參數(shù)測量方法,這兩種測量方法的劃分主要是根據(jù)電子注束流量級的不同有所區(qū)分。根據(jù)實際電子注使用需求可知,本課題需要用到微納量級的電子注作為電子注發(fā)射源,具體是指測量掃描電子顯微鏡中電子注的束流束斑參數(shù),以及高真空動態(tài)系統(tǒng)中不同電子槍產生的電子注束流束斑參數(shù)。根據(jù)測試測量的結果,再結合仿真軟件的計算結果作對比,科學地分析影響掃描電子顯微鏡以及高真空動態(tài)系統(tǒng)中電子注束流大小以及束斑尺寸的相關因素。本文最后將針對本實驗中用到的幾種測量微納電子注參數(shù)的方法加以比較,分析各種方法的優(yōu)缺點及適用環(huán)境并加以總結,并對后續(xù)工作的開展提出一些想法。基于本文提到的測量微納量級電子注參數(shù)的方法,可以方便后續(xù)進行太赫茲波輻射源的探索性研究實驗,具體是指基于電子學與光學相結合的研究太赫茲波輻射源的實驗。
【關鍵詞】：電子注 束斑 掃描電子顯微鏡 高真空動態(tài)系統(tǒng)
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN14
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-23
• 1.1 太赫茲研究背景11-12
• 1.2 新型太赫茲源產生需求12-13
• 1.3 微納電子束源13-17
• 1.4 真空技術17-21
• 1.5 本文的主要貢獻與創(chuàng)新21-22
• 1.6 本文的結構安排22-23
• 第二章 電子束產生及測量原理23-42
• 2.1 掃描電子顯微鏡工作原理23-33
• 2.1.1 SEM中的電子光學原理23-25
• 2.1.2 SEM中的信號種類25-27
• 2.1.3 SEM中的成像系統(tǒng)27-32
• 2.1.4 SEM中的真空系統(tǒng)32-33
• 2.2 動態(tài)系統(tǒng)33-36
• 2.2.1 動態(tài)系統(tǒng)的組成34
• 2.2.2 動態(tài)系統(tǒng)的工作原理及作用34-36
• 2.3 電子注束斑測量方法36-42
• 2.3.1 傳統(tǒng)測量電子注束斑的方法36-37
• 2.3.2 電子束曝光膠37
• 2.3.3 圖像分析法37-40
• 2.3.4 邊緣尺度法40-42
• 第三章 電子束測量42-57
• 3.1 實驗設備42-43
• 3.1.1 SEM42
• 3.1.2 動態(tài)系統(tǒng)42-43
• 3.2 測量儀器的選取43-44
• 3.3 LabVIEW程序44-47
• 3.3.1 數(shù)據(jù)采集卡微電流測量的程序設計44-45
• 3.3.2 三維電動位移臺的控制程序設計45-47
• 3.4 法拉第杯47-48
• 3.4.1 法拉第杯的工作原理47
• 3.4.2 法拉第杯的設計和加工47-48
• 3.5 動態(tài)系統(tǒng)電子槍48-50
• 3.5.1 電子槍的原理48-49
• 3.5.2 電子槍的結構設計49-50
• 3.6 電子束測量50-57
• 3.6.1 SEM中電子注束斑的測量50-54
• 3.6.2 動態(tài)系統(tǒng)中電子注束斑的測量54-57
• 第四章 測量結果與數(shù)據(jù)分析57-78
• 4.1 SEM測量結果與分析57-65
• 4.1.1 SEM電流穩(wěn)定度57-62
• 4.1.2 SEM電子注束斑分析62-65
• 4.2 動態(tài)系統(tǒng)測量結果分析65-78
• 4.2.1 電流穩(wěn)定度65-69
• 4.2.2 電流分布情況69-72
• 4.2.3 電子注束斑分布72-78
• 第五章 總結與展望78-83
• 5.1 測量結果與總結78-80
• 5.2 兩種測量方法比較80-81
• 5.3 實驗意義81
• 5.4 后續(xù)工作展望81-83
• 致謝83-84
• 參考文獻84-87
• 攻讀碩士學位期間取得的成果87-88

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本文編號：835386