模板法构筑银膜陷阱结构及其在抑制微放电中的应用

发布时间：2017-08-23 15:18

  本文关键词：模板法构筑银膜陷阱结构及其在抑制微放电中的应用

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【摘要】：微放电效应,又称“二次电子倍增效应”,是一种发生在部件表面的真空谐振放电现象。部件表面的二次电子发射是导致微放电击穿的关键因素。目前降低部件表面二次电子发射系数(SEY)的常用方法是在部件表面构筑一定的粗糙结构。基于上述背景,本研究提出在镀银铝合金样片表面分别利用Zn O纳米阵列和自组装的PS微球作模板来构筑银膜陷阱结构,以期在不破坏部件自身结构以及不妨害部件使用性能的基础上,利用所构筑的银膜陷阱结构来捕获、吸收产生的二次电子,最终达到降低部件表面二次电子发射并有效抑制微放电效应的目的。(1)通过晶种诱导法在镀银铝合金样片表面制备Zn O纳米阵列。通过扫描电镜(SEM)对Zn O纳米阵列的形貌进行表征,通过X射线衍射(XRD)和能谱分析(EDS)对纳米Zn O的结构和组成进行表征。结果表明,通过调节反应条件,可实现Zn O纳米阵列密度的有效控制,且所制备的Zn O纳米阵列沿(002)面择优取向,Zn与O的元素比接近1:1。利用Zn O纳米阵列作模板,通过电化学沉积法构筑银膜,并使用0.001mol/L的稀盐酸去除Zn O模板。通过SEM对构筑的银膜及银膜陷阱结构的形貌进行表征,通过XRD、EDS及透射电镜(TEM)对其结构和组成进行表征,通过SEY检测对所构筑的银膜陷阱结构的二次电子发射特性进行考察。结果表明,基于Zn O纳米阵列成功构筑了银膜陷阱结构,镀银主要沿(111)面择优取向,且经过工艺优化,最终得到的银膜陷阱结构的SEY小于1.0,表现出良好的SEY抑制特性。(2)通过对PS微球自组装方式的考察,选择蒸发沉积法中的单基片法在镀银铝合金样片表面进行PS微球自组装。通过SEM对PS微球自组装的形貌进行表征。结果表明,通过实验条件调节可成功实现PS微球自组装层数的有效控制。利用自组装的PS微球作模板,通过电化学沉积构筑银膜,并使用四氢呋喃去除PS微球模板,实现银膜陷阱结构的构筑。通过SEM对构筑的银膜及银膜陷阱结构进行形貌表征;通过SEY检测对所构筑的银膜陷阱结构的二次电子发射性能进行考察。结果表明,基于PS微球模板未构筑出理想的腔状银膜陷阱结构,样品表面的SEY依然较大(大于1.6),后期需对银膜的构筑工艺进行进一步优化。
【关键词】：银膜陷阱结构 二次电子发射系数 ZnO纳米阵列 PS微球自组装 模板法
【学位授予单位】：陕西科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB383.1;TG174.4
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 1 文献综述12-21
• 1.1 微放电效应的概念12
• 1.2 微放电效应的研究进展12-13
• 1.3 微放电效应的危害13-14
• 1.4 微放电效应的影响因素14
• 1.5 微放电效应的抑制14-19
• 1.5.1 通过填充介质或增大部件间隙尺寸抑制微放电效应15
• 1.5.2 通过外加磁场或直流偏置抑制微放电效应15
• 1.5.3 通过改变部件表面情况抑制微放电效应15-19
• 1.6 课题的提出19-21
• 1.6.1 本课题的研究内容19-20
• 1.6.2 本课题的创新之处20-21
• 2 实验部分21-30
• 2.1 主要实验原料与仪器21-22
• 2.1.1 主要实验原料21
• 2.1.2 主要仪器设备21-22
• 2.2 以纳米ZnO为模板的银膜陷阱结构的构筑22-25
• 2.2.1 镀银铝合金表面纳米ZnO模板的构筑22-24
• 2.2.2 在镀银铝合金表面纳米Zn O模板的存在下构筑银膜24-25
• 2.2.3 银膜陷阱结构的构筑25
• 2.3 以PS微球为模板的银膜陷阱结构的构筑25-29
• 2.3.1 PS微球在镀银铝合金表面的自组装25-28
• 2.3.2 在镀银铝合金表面PS微球模板的存在下构筑银膜28
• 2.3.3 银膜陷阱结构的构筑工艺28-29
• 2.4 测试与表征29-30
• 2.4.1 SEM检测29
• 2.4.2 TEM检测29
• 2.4.3 XRD检测29
• 2.4.4 SEY检测29-30
• 3 以纳米ZnO为模板的银膜陷阱结构的构筑30-55
• 3.1 镀银铝合金表面纳米Zn O模板的构筑30-43
• 3.1.1 晶种制备方式对Zn O纳米阵列生长的影响33-34
• 3.1.2 二水合醋酸锌的无水乙醇溶液的涂覆方式对Zn O纳米阵列生长的影响34-35
• 3.1.3 ZnO纳米阵列制备过程中锌盐溶液的pH对Zn O纳米阵列生长的影响35-36
• 3.1.4 稳定剂对ZnO纳米阵列生长的影响36-37
• 3.1.5 浸涂提拉次数对Zn O纳米阵列生长的影响37-38
• 3.1.6 晶种制备后期的加热处理对Zn O纳米阵列生长的影响38
• 3.1.7 聚乙烯亚胺对ZnO纳米阵列生长的影响38-39
• 3.1.8 反应温度对Zn O纳米阵列生长的影响39-40
• 3.1.9 反应时间对Zn O纳米阵列生长的影响40-41
• 3.1.10 硝酸锌浓度对ZnO纳米阵列生长的影响41-43
• 3.2 在镀银铝合金表面纳米ZnO模板的存在下构筑银膜43-50
• 3.2.1 镀膜方法对所构筑银膜的影响43-46
• 3.2.2 ZnO纳米阵列密度对电化学沉积法构筑银膜的影响46-47
• 3.2.3 沉积电压对电化学沉积法构筑银膜的影响47-48
• 3.2.4 镀银方式对电化学沉积法构筑银膜的影响48-49
• 3.2.5 沉积温度对电化学沉积法构筑银膜的影响49-50
• 3.3 银膜陷阱结构的实现50-54
• 3.4 小结54-55
• 4 以PS微球为模板的银膜陷阱结构的构筑55-70
• 4.1 镀银铝合金表面PS微球的自组装55-64
• 4.1.1 自组装方法对PS微球自组装的影响57-59
• 4.1.2 PS微球分散介质对PS微球自组装的影响59-61
• 4.1.3 样片角度对PS微球自组装的影响61-62
• 4.1.4 悬浮液浓度对PS微球自组装的影响62-63
• 4.1.5 蒸发温度对PS微球自组装的影响63-64
• 4.2 在镀银铝合金表面PS微球的存在下构筑银膜64-68
• 4.2.1 银膜构筑方式的选择64-66
• 4.2.2 PS微球自组装层数对电化学沉积法构筑银膜的影响66-67
• 4.2.3 沉积电压对电化学沉积法构筑银膜的影响67
• 4.2.4 沉积温度对电化学沉积法构筑银膜的影响67-68
• 4.3 银膜陷阱结构的实现68
• 4.4 小结68-70
• 5 结论70-71
• 参考文献71-79
• 致谢79-80
• 攻读硕士学位期间公开的学术成果80-81

【参考文献】

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1 阮秀;董磊;于晶;于良民;杨玉臻;;软模板法合成纳米材料的研究进展[J];材料导报;2012年01期

2 杜赞玲;刘少杰;;胶态晶体的研究进展[J];河北科技大学学报;2014年01期

3 ;Self-assembly of latex particles for colloidal crystals[J];Particuology;2011年06期

4 曹桂明,王积勤;微放电效应部件设计研究[J];宇航计测技术;2004年06期

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本文编号：725766