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金刚石放大电子枪物理及原理性实验研究

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

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