【摘要】：本文以導(dǎo)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(zhì)子輻照試驗(yàn),總結(jié)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(jié)構(gòu)的變化,探討了碳膜結(jié)構(gòu)與吸波性能之間的關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn),經(jīng)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(zhì)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(shí)下降幅度最大。碳膜的厚度和電阻率隨質(zhì)子輻照注量的增加而減小,這說明厚度的減小是質(zhì)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(zhì)子輻照能使碳膜內(nèi)部C-O鍵斷裂,使碳膜內(nèi)部氧含量降低,氧會向表面擴(kuò)散,在電子或質(zhì)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(jié)構(gòu)產(chǎn)生很大影響,而60 keV質(zhì)子輻照會破壞碳膜的晶體結(jié)構(gòu),在輻照注量為1E16 p/cm~2時(shí)碳膜會由納米晶石墨轉(zhuǎn)變?yōu)闊o定形碳,碳膜的晶化程度,部分氫與碳結(jié)合,較少了碳膜厚度,同時(shí)提高了碳膜內(nèi)的載流子遷移率,使得碳膜的電阻率下降。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)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(jìn)入螺旋線中間，這是行波管的慢波結(jié)構(gòu)，主要用于傳輸信號，當(dāng)輸入信號進(jìn)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(shí)，二者可以進(jìn)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(qiáng)，或者說信號得到增益。輸入輸出終端主要功能是對信號進(jìn)行傳導(dǎo)，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?shù)截?fù)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(chǎn)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(shí)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(shè)置散熱器來解決。電磁波在管內(nèi)傳播時(shí)，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(shè)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(dá)到吸波的目的[3]。RF 輸入螺旋線 RF 輸出

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文稱作自激震蕩，行波管正常工作時(shí)，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(jì)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(nèi)壁粗糙度[5]，以及在行波管中設(shè)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(yīng)該盡可能少，這要求夾能小，一般使用介電常數(shù)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(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文波性能可以通過調(diào)整表面張力、官能團(tuán)和粘度來實(shí)現(xiàn)[12]。在一些實(shí)際應(yīng)用中也將石墨作為涂層涂在相應(yīng)的部件上起到電磁屏蔽的作用，當(dāng)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(dá)到 72dB[14]。在炭黑之后碳纖維得到了人們的關(guān)注，它的密度小、強(qiáng)度高，非常適于制作高性能的吸波復(fù)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(jìn)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(jìn)行活化處理，可以有效提高電磁波在材料內(nèi)部的反射次數(shù)，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(dāng)然，也可以將碳纖維與 SiO2、Fe3O4等氧化物制成復(fù)合材料[16]，通過調(diào)節(jié)碳纖維介電常數(shù)來調(diào)節(jié)吸波性能[17]。

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本文編號：2748405