本文關(guān)鍵詞：微小尺寸電子注束斑的測量和分析

  更多相關(guān)文章： 電子注 束斑 掃描電子顯微鏡 高真空動(dòng)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(huì)產(chǎn)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(yùn)動(dòng)后會(huì)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(guān)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(yùn)動(dòng)的電子注能夠產(chǎn)生一定頻率的電磁輻射或激發(fā)相應(yīng)的物理現(xiàn)象,其中受激輻射所產(chǎn)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(guān)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(xiàng)重要工作。電子注束流束斑參數(shù)的測量是一個(gè)很大的課題,經(jīng)過前人的總結(jié)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(yīng)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(shí)會(huì)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(duì)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(duì)電子注束斑尺寸較大的情況時(shí)是較為合適的。在新型太赫茲輻射源的研究中,根據(jù)項(xiàng)目需求需要使用到的電子注束流和束斑尺寸要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于行波管或是回旋管中用到的電子注,據(jù)理論計(jì)算得出需要使用的電子注密度應(yīng)盡可能高,即電子注束流應(yīng)該在微量級(jí),而電子注束斑尺寸應(yīng)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(xiàng)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(shí)驗(yàn)中涉及到的電子注束流大致在微安量級(jí)甚至是納安量級(jí),因此,測量微納量級(jí)的電子注參數(shù)是項(xiàng)目研究的重點(diǎn)。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(chǔ)上,針對(duì)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(jí)的不同有所區(qū)分。根據(jù)實(shí)際電子注使用需求可知,本課題需要用到微納量級(jí)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(dòng)態(tài)系統(tǒng)中不同電子槍產(chǎn)生的電子注束流束斑參數(shù)。根據(jù)測試測量的結(jié)果,再結(jié)合仿真軟件的計(jì)算結(jié)果作對(duì)比,科學(xué)地分析影響掃描電子顯微鏡以及高真空動(dòng)態(tài)系統(tǒng)中電子注束流大小以及束斑尺寸的相關(guān)因素。本文最后將針對(duì)本實(shí)驗(yàn)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(diǎn)及適用環(huán)境并加以總結(jié),并對(duì)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(jí)電子注參數(shù)的方法,可以方便后續(xù)進(jìn)行太赫茲波輻射源的探索性研究實(shí)驗(yàn),具體是指基于電子學(xué)與光學(xué)相結(jié)合的研究太赫茲波輻射源的實(shí)驗(yàn)。
【關(guān)鍵詞】：電子注 束斑 掃描電子顯微鏡 高真空動(dòng)態(tài)系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：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(chǎn)生需求12-13
• 1.3 微納電子束源13-17
• 1.4 真空技術(shù)17-21
• 1.5 本文的主要貢獻(xiàn)與創(chuàng)新21-22
• 1.6 本文的結(jié)構(gòu)安排22-23
• 第二章 電子束產(chǎn)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(xué)原理23-25
• 2.1.2 SEM中的信號(hào)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(dòng)態(tài)系統(tǒng)33-36
• 2.2.1 動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的組成34
• 2.2.2 動(dòng)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(shí)驗(yàn)設(shè)備42-43
• 3.1.1 SEM42
• 3.1.2 動(dòng)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(shè)計(jì)44-45
• 3.3.2 三維電動(dòng)位移臺(tái)的控制程序設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)和加工47-48
• 3.5 動(dòng)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(dòng)態(tài)系統(tǒng)中電子注束斑的測量54-57
• 第四章 測量結(jié)果與數(shù)據(jù)分析57-78
• 4.1 SEM測量結(jié)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(dòng)態(tài)系統(tǒng)測量結(jié)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(jié)與展望78-83
• 5.1 測量結(jié)果與總結(jié)78-80
• 5.2 兩種測量方法比較80-81
• 5.3 實(shí)驗(yàn)意義81
• 5.4 后續(xù)工作展望81-83
• 致謝83-84
• 參考文獻(xiàn)84-87
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果87-88

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本文編號(hào)：835386