[发明专利]一种用于抑制微波部件表面二次电子发射的银膜陷阱结构的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于微波技术领域，涉及一种抑制微波部件表面二次电子发射的方法，具体涉及一种用于抑制微波部件表面二次电子发射的银膜陷阱结构的制备方法。

背景技术

微放电通常是由部件中传输的射频电场所激发，在射频电场中被加速而获得能量的电子撞击部件表面产生二次电子所形成的倍增放电现象。目前卫星有效载荷系统中微波无源部件基材大部分是表面镀银的铝合金，这些镀银部件在大功率电磁波传输过程中易发生微放电，而微放电击穿是决定卫星工作可靠性的主要原因之一。此外，由于二次电子发射所引起的微放电现象，也常常会使谐振类设备失谐，导致所传输的微波信号失调、产生靠近载波频率的窄带噪声、在部件表面产生电子侵蚀等问题，极大地影响微波部件的工作性能及使用寿命。随着微波部件的工作范围日渐扩大，对抑制微放电的需求日益迫切。

微放电现象发生的必要条件之一是微波部件腔体表面的平均二次电子发射系数（SEY）大于1，即腔内自由电子在微波场加速条件下的初始能量E_p大于微波部件的放电阈值（可加载微波信号的最大电压或功率）。目前，在不改变微波部件结构设计的前提下，提高其微放电阈值的途径主要有：⑴在部件表面涂覆一层低SEY的镀层材料，例如Alodine、TiN等。采用这些新型镀层材料降低部件表面SEY，环境稳定性好，但这类镀层自身导电性差，在高频条件下表面阻抗大，难以满足实际应用需求；⑵在部件表面构造一定的粗糙结构，利用二次电子在粗糙结构间隙被多次反射吸收的方法降低部件表面SEY，提高微波部件微放电阈值，采用这类方法的优点是可避免上述途径中由于镀层的导电性差导致的高损耗问题。

目前已经实现了采用毫米级的规则结构来抑制SEY，但在一定的场合（例如，大功率微波系统）这种毫米级的表面结构在抑制SEY的同时会引起系统其他方面性能的恶化，比如微波损耗会因这种毫米级起伏结构而显著增加，而且微波器件的电磁波传输特性也很可能因这种结构而恶化，从而导致器件或系统性能指标无法满足要求。因此，在更小尺度上实现这种表面结构，使其在达到抑制SEY的同时又不显著恶化器件或系统性能变得非常必要。申请号为201210215615.7的中国专利申请公开了“一种利用规则阵列结构减小金属二次电子发射系数的方法”，该方法提出依次通过超声清洗、旋转涂胶、烘烤、曝光、烘烤、显影处理以及刻蚀液刻蚀等操作，实现微波部件表面规则纳米孔阵列结构的构筑，但该方法操作程序较多，且刻蚀过程不可控。申请号为201210431364.6的中国专利申请公开了“一种抑制微波部件微放电效应的微刻蚀工艺方法”，该方法提出在经必要清洗除油的微波部件表面利用化学法微刻蚀出纳米级的陷阱结构，该陷阱结构能对部件表面二次电子发射产生明显抑制，并可显著提高部件微放电阈值。但由于化学刻蚀过程往往可控性不强，导致采用该化学法构筑陷阱结构的成品率不高。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用银膜陷阱结构抑制微波部件表面二次电子发射的方法，能够使得微波部件表面的二次电子发射系数小于1.0。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

a）ZnO纳米阵列的制备：首先，在微波部件表面涂覆一层二水合醋酸锌的无水乙醇溶液，烘干后重复多次涂覆、烘干，其次，将微波部件在紫外灯下照射，制得晶种层，最后，在室温常压下，将微波部件带有晶种层的一面向下，倾斜置于90-95℃的锌盐溶液中生长后，经水洗、烘干得到生长有ZnO纳米阵列的微波部件；所述二水合醋酸锌的无水乙醇溶液的浓度为0.01～0.04mol/L；

b）银膜陷阱结构的构筑：采用双电极体系，以生长有ZnO纳米阵列的微波部件为阴极，并以等面积的银箔为阳极，进行镀银；镀银完毕后，采用0.001～0.004mol/L的稀盐酸对微波部件腐蚀处理以去除ZnO纳米阵列，然后清洗、干燥，微波部件表面形成银膜陷阱结构。

步骤b）中所述镀银的具体过程为：采用0.8～1.4V的沉积电压进行镀银，镀银时间为10min，或采用0.8～1.4V的沉积电压进行间隔镀银，第一次镀银的时间为10～25min，间隔10min后，进行第二次镀银，第二次镀银时间为10～20min；镀银的电解液为硝酸银的无水乙醇-水溶液。