| 摘要 | 第5-7页 |
| ABSTRACT | 第7-8页 |
| 第1章 引言 | 第17-30页 |
| 1.1 光阴极射频注入器 | 第17-19页 |
| 1.2 注入器用电子枪介绍 | 第19-22页 |
| 1.2.1 热阴极直流 | 第19-20页 |
| 1.2.2 光阴极直流 | 第20页 |
| 1.2.3 热阴极射频 | 第20-21页 |
| 1.2.4 光阴极射频 | 第21页 |
| 1.2.5 超导光阴极射频 | 第21-22页 |
| 1.3 高亮度电子束方案 | 第22-28页 |
| 1.3.1 降低发射度 | 第22-24页 |
| 1.3.1.1 减小阴极表面粗糙度 | 第23页 |
| 1.3.1.2 优化设计RF腔体 | 第23页 |
| 1.3.1.3 提高加速梯度 | 第23-24页 |
| 1.3.1.4 优化初始束团电子分布 | 第24页 |
| 1.3.1.5 发射度补偿 | 第24页 |
| 1.3.2 提高流强 | 第24-25页 |
| 1.3.2.1 提高平均流强 | 第24-25页 |
| 1.3.2.2 提高峰值流强 | 第25页 |
| 1.3.3 金刚石放大光阴极方案 | 第25-28页 |
| 1.4 论文研究背景、主要内容和创新点 | 第28-30页 |
| 1.4.1 研究背景 | 第28页 |
| 1.4.2 主要内容 | 第28-29页 |
| 1.4.3 创新点 | 第29-30页 |
| 第2章 基础知识介绍 | 第30-46页 |
| 2.1 金刚石基础 | 第30-34页 |
| 2.1.1 金刚石晶体原胞结构、能带结构 | 第30-31页 |
| 2.1.1.1 晶体原胞结构 | 第30-31页 |
| 2.1.2 金刚石分类 | 第31页 |
| 2.1.3 金刚石CVD法制备 | 第31-32页 |
| 2.1.4 CVD金刚石物理性质 | 第32页 |
| 2.1.5 CVD金刚石品级及应用 | 第32-33页 |
| 2.1.6 DAP用金刚石 | 第33-34页 |
| 2.1.6.1 品质要求 | 第33页 |
| 2.1.6.2 膜厚要求 | 第33-34页 |
| 2.1.7 金刚石薄膜性能参数及表征 | 第34页 |
| 2.2 光阴极基础 | 第34-40页 |
| 2.2.1 光阴极性能参数 | 第34-36页 |
| 2.2.1.1 量子效率 | 第34页 |
| 2.2.1.2 工作寿命 | 第34-35页 |
| 2.2.1.3 工作真空度 | 第35页 |
| 2.2.1.4 响应时间 | 第35页 |
| 2.2.1.5 激光波长 | 第35页 |
| 2.2.1.6 暗电流 | 第35页 |
| 2.2.1.7 电子亲和势 | 第35-36页 |
| 2.2.2 光阴极分类 | 第36-38页 |
| 2.2.2.1 金属和半导体光阴极 | 第36-38页 |
| 2.2.2.2 反射式和透射式光阴极 | 第38页 |
| 2.2.3 金刚石放大阴极 | 第38-40页 |
| 2.2.3.1 二次电子物理过程 | 第38-39页 |
| 2.2.3.2 传输实验与发射实验 | 第39页 |
| 2.2.3.3 端面处理 | 第39-40页 |
| 2.3 束流品质参数 | 第40-45页 |
| 2.3.1 相空间 | 第40-41页 |
| 2.3.2 发射度 | 第41-42页 |
| 2.3.2.1 几何发射度 | 第41页 |
| 2.3.2.2 RMS发射度 | 第41-42页 |
| 2.3.2.3 归一化RMS发射度 | 第42页 |
| 2.3.3 亮度 | 第42-43页 |
| 2.3.3.1 亮度 | 第42页 |
| 2.3.3.2 归一化亮度 | 第42-43页 |
| 2.3.4 能散 | 第43页 |
| 2.3.5 流强 | 第43页 |
| 2.3.5.1 峰值流强 | 第43页 |
| 2.3.5.2 平均流强 | 第43页 |
| 2.3.6 阴极热发射度计算 | 第43-45页 |
| 2.3.6.1 金属阴极热发射度 | 第43-44页 |
| 2.3.6.2 半导体阴极热发射度 | 第44页 |
| 2.3.6.3 金刚石二次电子放大阴极发射度 | 第44-45页 |
| 2.4 本章小结 | 第45-46页 |
| 第3章 二次电子倍增过程蒙卡模拟 | 第46-80页 |
| 3.1 倍增过程 | 第46-47页 |
| 3.2 蒙卡模拟 | 第47-59页 |
| 3.2.1 随机数 | 第48页 |
| 3.2.2 初次电子参数抽样 | 第48-49页 |
| 3.2.3 散射事件类型及步长抽样 | 第49-50页 |
| 3.2.4 电子状态参数确定 | 第50-51页 |
| 3.2.5 弹性散射极角抽样 | 第51页 |
| 3.2.6 非弹性散射极角 | 第51-52页 |
| 3.2.7 非弹性散射能损 | 第52-55页 |
| 3.2.7.1 CSDA方案 | 第52-53页 |
| 3.2.7.2 DELA方案 | 第53页 |
| 3.2.7.3 能损累积积分概率数据 | 第53-54页 |
| 3.2.7.4 能损计算 | 第54-55页 |
| 3.2.8 二次电子激发 | 第55-57页 |
| 3.2.8.1 金属中二次电子激发 | 第55-56页 |
| 3.2.8.2 金刚石中二次电子激发 | 第56-57页 |
| 3.2.9 MC模拟流程图 | 第57-58页 |
| 3.2.10 CASINO软件介绍 | 第58-59页 |
| 3.3 光学模型介绍 | 第59-68页 |
| 3.3.1 FPA(Full Penn Algorithm)模型 | 第59-61页 |
| 3.3.2 SPA模型 | 第61-63页 |
| 3.3.3 Ashley模型 | 第63-64页 |
| 3.3.4 f-sum规则 | 第64-65页 |
| 3.3.5 FPA、SPA、Ashley模型计算对比 | 第65-68页 |
| 3.3.5.1 FPA与SPA结果对比 | 第65-66页 |
| 3.3.5.2 FPA+SPA与Ashley结果对比 | 第66-68页 |
| 3.4 二次电子倍增过程模拟计算 | 第68-79页 |
| 3.4.1 计算模型简介 | 第68页 |
| 3.4.2 镀层金属造成的能损计算 | 第68-71页 |
| 3.4.2.1 CSDA和DELA方案计算结果对比 | 第68-69页 |
| 3.4.2.2 与CASINO对比 | 第69-70页 |
| 3.4.2.3 与实验结果对比 | 第70-71页 |
| 3.4.2.4 能损结果分析 | 第71页 |
| 3.4.3 电子射程计算 | 第71-73页 |
| 3.4.3.1 MC射程与K-O射程 | 第71-72页 |
| 3.4.3.2 与CASINO结果对比 | 第72-73页 |
| 3.4.4 二次电子分布计算 | 第73-76页 |
| 3.4.4.1 MC计算 | 第73-75页 |
| 3.4.4.2 与CASINO结果对比 | 第75-76页 |
| 3.4.5 二次电子产生函数 | 第76-77页 |
| 3.4.6 二次电子产额SEY计算 | 第77-79页 |
| 3.5 本章小结 | 第79-80页 |
| 第4章 二次电子输运过程 | 第80-100页 |
| 4.1 电子散射 | 第80-82页 |
| 4.1.1 声子散射 | 第80-81页 |
| 4.1.1.1 谷内散射与谷间散射 | 第80-81页 |
| 4.1.1.2 谷内声子散射 | 第81页 |
| 4.1.1.3 谷间声子散射 | 第81页 |
| 4.1.2 杂质散射 | 第81页 |
| 4.1.2.1 电离杂质散射 | 第81页 |
| 4.1.2.2 中性杂质散射 | 第81页 |
| 4.1.3 晶界散射 | 第81-82页 |
| 4.1.4 不同散射机制的相对重要性 | 第82页 |
| 4.2 金刚石的相关物理参数 | 第82-85页 |
| 4.2.1 漂移速度 | 第82-84页 |
| 4.2.1.1 漂移速度测量原理 | 第82-83页 |
| 4.2.1.2 漂移速度经验公式 | 第83页 |
| 4.2.1.3 饱和漂移速度 | 第83页 |
| 4.2.1.4 金刚石中载流子漂移速度计算 | 第83-84页 |
| 4.2.2 迁移率 | 第84页 |
| 4.2.3 扩散系数 | 第84-85页 |
| 4.3 金刚石中载流子输运数值模拟 | 第85-91页 |
| 4.3.1 载流子输运过程一维等效分析 | 第85-87页 |
| 4.3.2 扩散漂移方程 | 第87-89页 |
| 4.3.2.1 扩散漂移方程 | 第87页 |
| 4.3.2.2 初始参数 | 第87页 |
| 4.3.2.3 数值求解 | 第87-89页 |
| 4.3.3 泊松方程 | 第89-90页 |
| 4.3.3.1 泊松方程 | 第89页 |
| 4.3.3.2 数值求解 | 第89-90页 |
| 4.3.4 计算参数 | 第90-91页 |
| 4.4 输运过程数值计算结果 | 第91-98页 |
| 4.4.1 电子-空穴密度分布 | 第91-94页 |
| 4.4.2 电子密度分布影响因素之讨论 | 第94-95页 |
| 4.4.3 归一化电子总数时间分布 | 第95-96页 |
| 4.4.4 响应时间与持续时间 | 第96-98页 |
| 4.4.4.1 迁移率的影响 | 第96-97页 |
| 4.4.4.2 饱和速度的影响 | 第97页 |
| 4.4.4.3 小结 | 第97-98页 |
| 4.5 二次电子品质参数 | 第98-99页 |
| 4.5.1 电荷密度 | 第98页 |
| 4.5.2 响应时间与持续时间 | 第98页 |
| 4.5.3 电子能量 | 第98-99页 |
| 4.6 本章小结 | 第99-100页 |
| 第5章 二次电子发射过程 | 第100-117页 |
| 5.1 电子发射方式 | 第100-101页 |
| 5.1.1 常见的发射方式 | 第100页 |
| 5.1.2 金刚石放大二次电子发射方式 | 第100-101页 |
| 5.2 金刚石放大二次电子发射过程 | 第101-106页 |
| 5.2.1 发射过程介绍 | 第101页 |
| 5.2.2 电子能量分布及能带弯曲区 | 第101-106页 |
| 5.2.2.1 输运阶段能谷中热化电子能量分布 | 第101-103页 |
| 5.2.2.2 能带弯曲区 | 第103-105页 |
| 5.2.2.3 穿过BBR后的电子能量分布 | 第105-106页 |
| 5.3 二次电子发射概率 | 第106-114页 |
| 5.3.1 势垒模型 | 第106-108页 |
| 5.3.1.1 阶跃势垒 | 第106-107页 |
| 5.3.1.2 三角形势垒 | 第107页 |
| 5.3.1.3 考虑肖特基效应和镜像电荷作用的势垒模型 | 第107-108页 |
| 5.3.2 金刚石表面势垒模型参数 | 第108-109页 |
| 5.3.2.1 真负电子亲和势 | 第108页 |
| 5.3.2.2 正电子亲和势和有效负电子亲和势 | 第108-109页 |
| 5.3.3 发射概率计算方法 | 第109-113页 |
| 5.3.3.1 传输矩阵法 | 第109-112页 |
| 5.3.3.2 TM法用于金刚石二次电子发射概率计算 | 第112-113页 |
| 5.3.4 发射概率影响因素 | 第113-114页 |
| 5.4 金刚石放大二次电子发射实验结果概述 | 第114-116页 |
| 5.5 本章小结 | 第116-117页 |
| 第6章 金刚石放大二次电子传输模式实验 | 第117-148页 |
| 6.1 实验目的 | 第117页 |
| 6.2 实验方案 | 第117-119页 |
| 6.3 实验装置 | 第119-130页 |
| 6.3.1 真空系统介绍 | 第119-123页 |
| 6.3.1.1 真空腔体 | 第119-120页 |
| 6.3.1.2 氦质谱检漏 | 第120-121页 |
| 6.3.1.3 真空泵 | 第121-122页 |
| 6.3.1.4 真空计 | 第122-123页 |
| 6.3.1.5 烘烤设备 | 第123页 |
| 6.3.2 电子枪系统介绍 | 第123-127页 |
| 6.3.2.1 EGG3101电子枪 | 第123-125页 |
| 6.3.2.2 EGPS3101功率源 | 第125-126页 |
| 6.3.2.3 电子枪远程控制 | 第126页 |
| 6.3.2.4 电子枪调试 | 第126-127页 |
| 6.3.2.5 电子枪操作注意事项 | 第127页 |
| 6.3.3 高压电源介绍 | 第127-129页 |
| 6.3.4 束流测量系统介绍 | 第129-130页 |
| 6.3.4.1 法拉第筒 | 第129页 |
| 6.3.4.2 荧光屏 | 第129页 |
| 6.3.4.3 皮安表 | 第129-130页 |
| 6.4 金刚石样品及样品架设计 | 第130-133页 |
| 6.4.1 样品介绍 | 第130-132页 |
| 6.4.1.1 样品来源 | 第130页 |
| 6.4.1.2 样品清洗 | 第130-131页 |
| 6.4.1.3 样品镀膜 | 第131页 |
| 6.4.1.4 样品固定 | 第131-132页 |
| 6.4.2 样品支架介绍 | 第132-133页 |
| 6.5 实验操作 | 第133-134页 |
| 6.6 实验结果与讨论 | 第134-147页 |
| 6.6.1 元素6电子级多晶金刚石传输模式测试 | 第135-143页 |
| 6.6.1.1 样品1的本底电流 | 第135-136页 |
| 6.6.1.2 低流强、小束斑传输增益 | 第136-138页 |
| 6.6.1.3 小束斑、不同流强的传输增益 | 第138-141页 |
| 6.6.1.4 高流强、不同束斑以及大束斑传输增益 | 第141-143页 |
| 6.6.1.5 空间电荷场屏蔽效应 | 第143页 |
| 6.6.1.6 小结 | 第143页 |
| 6.6.2 太原理工多晶金刚石传输模式测试 | 第143-147页 |
| 6.6.2.1 样品2的本底电流 | 第143-144页 |
| 6.6.2.2 低流强、小束斑的传输增益 | 第144-145页 |
| 6.6.2.3 样品2的品质测试 | 第145-147页 |
| 6.6.2.4 小结 | 第147页 |
| 6.7 本章小结 | 第147-148页 |
| 第7章 总结与展望 | 第148-151页 |
| 7.1 论文总结 | 第148-149页 |
| 7.2 论文展望 | 第149-151页 |
| 参考文献 | 第151-159页 |
| 致谢 | 第159-160页 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 | 第160页 |
