多碱阴极XPS分析研究

摘要

介绍了多碱阴极的特点及其在超二代像增强器中的应用。叙述了多碱阴极进行制作和封接,之后在XPS分析仪器的预真空室中进行解封并送入仪器分析室进行分析的过程。对多碱阴极不同膜层厚度处各元素原子的百分比进行了XPS分析。首先对多碱阴极的表面进行宽谱扫描,发现元素之后再针对各个元素进行窄谱扫描,之后进行氩离子刻蚀。刻蚀一定时间后再对多碱阴极表面进行宽谱或窄谱扫描,氩离子刻蚀一直进行到阴极玻璃窗的表面。通过氩离子刻蚀并结合XPS能谱分析,得出了多碱阴极膜层内部不同厚度处Na元素、K元素和Sb元素的原子百分比。结果表明:多碱阴极的结构是一种两层结构,即以Na2KSb为基础层,表面再吸附Cs原子层。两层膜层中,Na2KSb基础层较厚,而Cs原子层较薄,厚度仅为整个阴极膜层厚度的2.7%。另外,实测多碱阴极膜层中Na原子、K原子和Sb原子数量的百分比并不完全遵循2:1:1的化学计量比,并且在整个阴极膜层厚度范围内,三种元素的原子百分比并不保持恒定,未出现在某一位置处三种元素原子百分比达到2:1:1的理想状态。原因是目前多碱阴极制作工艺对蒸发元素蒸发量的控制精度较低。理论和实践证明,只有获得具有严格化学计量比的Na2KSb膜层才可能获得高的灵敏度,因此,如果采用分子束外延技术来制作多碱阴极,那么成分控制的精度将大大改善,2:1:1的化学计量比才可能获得,阴极灵敏度才会得到进一步的提高。