基于微纳结构的新型光阴极及加速技术研究

发布时间：2023-02-20 17:54

　　时至今日,加速器科学作为传统学科已经取得了显著的成绩,在基础科学、医疗、工业及安全检测等领域都具有广泛的应用。随着加速器应用领域的拓展,对装置的性能提出了更高的要求,如更高亮度电子束获得、更高梯度实现、更高分分辨率的束流诊断手段等。且传统加速器依然摆脱不了体积庞大、造价不菲的特点,在一定程度上限制了其大范围推广和应用。近些年,各个领域新技术不断涌现,学科界限逐渐模糊,学科交叉已成为一个必然发展趋势,而这也将为传统的加速器学科的发展打开新的思路。随着微纳技术的发展,已发现器件/结构尺寸缩小至微纳尺度后,将表现出独特的光响应及电磁场特性,如通过微纳结构引入表面等离激元,可对结构光吸收、反射、传输进行调控,还可在界面处产生局域增强近场,提高器件中电子与入射光子间的能量耦合和转换。将微纳结构引入至加速器领域中,一方面可以显著降低加速器装置的尺寸,其次,由于结构尺度缩小所引入的独特电磁场特性也为器件的发展和性能提升提出新思路。本论文基于以上背景,对锑钾铯光阴极光电子发射过程开展了蒙特卡洛仿真及实验研究,在对锑钾铯光阴极量子效率和热发射度的限制因素进行细致研究的基础上,首次将表面等离激元引入至锑钾...

【文章页数】：105 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 引言
    1.1 研究背景
    1.2 光阴极电子源发展
        1.2.1 金属光阴极
        1.2.2 半导体光阴极发展
    1.3 纳米光子学发展
        1.3.1 纳米光子学概述
        1.3.2 微纳结构在加速器领域的应用
    1.4 论文的主要工作内容及创新点
第二章 理论背景
    2.1 光阴极性能表征
    2.2 光阴极理论
    2.3 表面等离激元理论
        2.3.1 金属/绝缘体界面上的表面等离极化激元
        2.3.2 二维界面上表面等离极化激元激发方式
        2.3.3 局域表面等离激元
    2.4 本章小结
第三章 锑钾铯光阴极研究
    3.1 锑钾铯光阴极理论分析
    3.2 锑钾铯光阴极蒙特卡洛仿真
        3.2.1 蒙特卡洛仿真建模
        3.2.2 结果及分析
    3.3 锑钾铯光阴极实验
        3.3.1 锑钾铯光阴极制备装置
        3.3.2 锑钾铯光阴极生长制备
    3.4 本章小结
第四章 基于表面等离激元的光阴极研究
    4.1 基于表面等离极化激元的锑钾铯光阴极设计
    4.2 表面等离激元引入锑钾铯光阴极研究
        4.2.1 蒙特卡洛仿真建模
        4.2.2 结果分析
    4.3 表面等离激元对光阴极本征发射度影响
        4.3.1 基于表面等离激元的金属光阴极设计
        4.3.2 局域增强近场对束流品质的影响
    4.4 本章小结
第五章 基于表面等离激元的切伦科夫辐射
    5.1 基于表面等离激元的切伦科夫辐射理论
        5.1.1 真空-金属-介质结构表面等离激元激励
        5.1.2 基于表面等离激元的切伦科夫辐射产生
    5.2 基于表面等离激元的切伦科夫辐射的束流测量
        5.2.1 在束流能量测量中的应用
        5.2.2 在束流位置测量中的应用
    5.3 本章小结
第六章 总结与展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果



本文编号：3747042