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高亮度光阴极注入器的特性研究和束流品质提高

短波长自由电子激光、逆康普顿散射X光源等大型科研装置以及各种基于超短电子束的探测技术都需要高亮度电子束作为驱动,而电子注入器是产生高亮度电子束的关键装置。光阴极注入器能够产生具有低发射度、短束团长度等特征的高亮度电子束,已然成为加速器领域的热门研究课题。但是更低发射度、更短束团、更高亮度的设计目标以及装置运行中的技术限制对光阴极注入器的设计者提出了更多挑战,因此有必要对光阴极注入器的特性以及如何进一步提高束流品质进行深入的研究和探讨。本论文围绕光阴极注入器这一前沿课题对电子枪热发射度的测量方法、暗电流的特性研究和消除方法、微波腔的偏轴束流动力学研究和发射度补偿策略、注入器中的束团速度压缩优化技术、金属阴极的量子效率提高等方面进行了研究。论文首先简要阐述高亮度电子源的研究现状、光阴极注入器的特点以及束流品质相关概念。在介绍光电发射过程、发射度常规测量方法之后,提出了基于漂移段测量热发射度的新方法,并对其涉及的物理过程进行详细的研究  (本文共231页) 本文目录 | 阅读全文>>

《真空》2016年06期
真空

影响双碱光阴极量子效率的关键技术研究

1背景介绍高量子效率、低发射度、长寿命的光阴极是目前以高亮度电子束为基础的科学实验装置如先进光源、电子冷却装置的核心,K2Cs Sb光阴极具备上述特点且制备条件要求相对较低而成为世界上各大实验室研发的热点。双碱光阴极具有低本征发射度[1],高量子效率,可提供高亮度电子源,在10-8Pa的真空条件下具有较长的寿命。双碱光阴极制备难度相对较大,寿命对杂质气体较为敏感,对制备过程中工艺控制要求较高。其制备方法包括碱金属源与Sb源共蒸发法,Sb源溅射法等。目前双碱光阴极的制备方法以蒸发法为主,世界上各大实验室双碱光阴极成功的制备方法均采用蒸发法。John Smedley[2,3]利用溅射法制备了量子效率为1%的K2Cs Sb光阴极,其主要优势是可以得到比较平坦的Sb,从而将阴极表面粗糙度减小到1nm左右,降低由于粗糙度而引起的发射度增加。双碱光阴极制备工艺存在的主要问题是QE相对较低,且重复性较差。主要原因有如下几个方面:双碱光阴极为三...  (本文共3页) 阅读全文>>

权威出处: 《真空》2016年06期
《红外与激光工程》2014年04期
红外与激光工程

GaAs光阴极激活稳定性研究

0引言以负电子亲和势GaAs光阴极为核心的三代微光像增强器,与第二代微光像增强器相比,具有阴极灵敏度高、光电响应长波阈值长、视场分辨率高、观察效果好等优点,在远距离侦查、高能物理、夜航和卫星定位等方面获得了广泛的应用[1-4]。在制备三代微光管的光阴极过程中,Cs-O激活是形成所需负电子亲和势表面态的最后一道工序。传统的方法有Cs、O交替沉积、持续给Cs交替给O等方法,激活工艺及其稳定性已进行过大量相关研究[5-8]。文中在持续给Cs交替给O的激活方法基础上,通过控制激活过程Cs沉积量,分别比对3组共15个光阴极激活后30 min内光电流的变化值,分析激活工艺对其稳定性的影响,并进行表面结构分析。1实验实验在压强低于1×10-8Pa的极高真空腔室中进行,激活前对GaAs光阴极进行高温加热处理,清除光阴极表面的污染,获取原子级洁净表面。实验分为光阴极激活与光电流在线监测两部分。在持续给Cs交替给O的GaAs光阴极激活方法基础上,通...  (本文共4页) 阅读全文>>

《强激光与粒子束》1990年04期
强激光与粒子束

光阴极电子枪的研究

一、光阴极的研究进展情况1.问题的提出 在发展FEL的过程中,对电子束的品质提出了很苛刻的要求,而束流品质是用亮度来表征的,规一化峰值亮度定义为I‘]: B。二I/。:(!)式中I是峰值电流;sn是归一化发射度。在强激光研究中,要求凤户10”A/(m·rad)z为此就必须在尽量提高电流的情况下,还要尽量降低发射度。下面我们以热阴极为例,研究其发射度的情况。因为热阴极规一化发射度的下限是受发射体的尺寸大小及电子热运动的横向分量制约的。如果发射体半径为re,并处在均匀的绝对温度T之下,那么由热限制形成的发射度为12]: 。n二2。耳[kT/巩c〕’‘’(m·rad)(2)因为在阴极表面上, 一、光阴极的研究进展情况1.问题的提出在发展FEL的过程中,对电子束的品质提出了很苛刻的要求,而束流品质是用亮度来表征的,规一化峰值亮度定义为:[1] T.S.Fraser,et al.,High-brightness injectors for...  (本文共11页) 阅读全文>>

《电子学报》1986年05期
电子学报

四碱光阴极的研究

一、前 ‘-JLes 阅口.. ..... ‘二 自从1955年Sommer在一个偶然的试验中发现了三碱光阴极以来,由于它具有较高的灵敏度,很快就被应用到了各类光电器件中。到目前为止,在图象增强器、带移象级的摄象管、光电倍增管和天文照相等器件中的大多数都采用着此种光电阴极。随着科学技术的发展,对光电阴极性能的要求也越来越高。七十年代初,M·Rome山等入曾做过四碱光阴极的赏试,但因其在主要性能方面不及三碱光阴极,制备工艺也较复杂,而未能得到推广和发展。本文对加钩多碱阴极进行了多次的实验研究和理论探讨。测试结果表明,四碱光阴极在其主要性能方面都显示出了自己的特点。 本文从四碱光阴极的制备工艺和表面模型两个方面进行了阐述和分析,并将其实验结果与三碱光阴极做了比较。二、改进的四碱光阴极制备工艺 M·Rome提出的四碱光阴极制备工艺,其基本观点是将Rb与Na、K的作用等同对待。为此,他所制作的阴极结构,其基质层则是Na、K和Rb的三碱锑...  (本文共5页) 阅读全文>>

《光电子学技术》1987年01期
光电子学技术

GaAs光阴极/CCD耦合的微光电视探测器

引言 本文论述了由第三代象增强器与CCD阵列光学祸合组成的一种微光图象探测器。这个祸合组件兼有两者的优点:G aAs光阴极的高灵敏度和低暗电流,以及用作电视图象分析器的固体CCD阵列的电性能好、尺寸小、坚固、可靠。 GaAs光阴极非常适合低照度自然光图象,这是由于它在。.6至0.邻m光谱范围内有高而恒定的量子效率(典型值25%)。虽然GaAs光阴极的灵敏度比一般的多碱光阴极高得多(图1),但它仍然比CCD本身的灵敏度的二分之一还要低。这是因为CCD中的光电子不发射到真空中所致。然而因环境温度的存在,在硅中引起大的热噪声起伏,严重地限制了在微光条件下直接用CCD成象。典型的TH786zCCD帧传输矩阵具有23 x 23件m“象素尺寸,其热噪声起伏大约相当于每个象素上每20毫秒120个电子。它比GaAs光阴极的热噪声(典型值10~’‘Acm一2或者更低)大约高4个数量级。因此通过GaAs光阴极与CCD矩阵祸合,如果藕合件的电子增益能...  (本文共4页) 阅读全文>>