高功率微波输出窗及其制作方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN104617357A(43)申请公布日2015.05.13(21)申请号201510002934.3(22)申请日2015.01.05(71)申请人西北核技术研究所地址710000陕西省西安市西北核技术研究所(72)发明人常超郭乐田孙钧宋志敏崔新红(74)专利代理机构北京路浩知识产权代理有限公司11002代理人李相雨(51)Int.Cl.H01P1/08(2006.01)H01P11/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称高功率微波输出窗及其制作方法(57)摘要本发明公开一种周期性刻槽表面镀有类金刚石薄膜的高功率微波输出窗及其制作方法，能够解决现有技术不能有效地提高真空侧介质窗表面高功率微波击穿阈值的问题。所述方法包括：将有机聚合物介质窗表面加工成波浪状的周期性表面结构；对所述波浪状的周期性表面结构进行预处理；在真空炉内，抽真空至1-2Pa，充入气压在预设范围内的气体纯度大于预设阈值的含碳气相分子作为源气体，将经过所述预处理的所述介质窗固定于阳极表面，采用阳极层离子束技术，通过加直流电压或馈入微波，在所述介质窗的波浪状的周期性表面生长薄膜；对表面生长薄膜的介质窗进行高压去离子水枪清洗和预设时长的去离子水超声清洗，去除所述薄膜的无定性态碳元素成分。CN104617357ACN104617357A权利要求书1/1页1.一种周期性刻槽表面镀有类金刚石薄膜的高功率微波输出窗的制作方法，其特征在于，所述方法包括：将有机聚合物介质窗表面加工成波浪状的周期性表面结构；对所述波浪状的周期性表面结构进行预处理；在真空炉内，抽真空至1-2Pa，充入气压在预设范围内的气体纯度大于预设阈值的含碳气相分子作为源气体，将经过所述预处理的所述介质窗固定于阳极表面，采用阳极层离子束技术，通过加直流电压或馈入微波，在所述介质窗的波浪状的周期性表面生长薄膜；对表面生长薄膜的介质窗进行高压去离子水枪清洗和预设时长的去离子水超声清洗，去除所述薄膜的无定性态碳元素成分。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述波浪状的周期性表面结构的周期尺寸小于馈入的微波波长的1/30。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述波浪状的周期性表面结构的剖面的形状为三角形或梯形。4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤：对所述波浪状的周期性表面结构进行预处理，包括：对所述波浪状的周期性表面结构进行表面净化处理；在真空度小于1-2Pa的真空炉内，对表面净化处理后的波浪状的周期性表面结构进行氩等离子体轰击清洗。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述表面净化处理包括：高压水冲洗、去离子水清洗和/或乙醇清洗。6.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述采用阳极层离子束技术，加直流电压或馈入微波，在所述介质窗的波浪状的周期性表面生长薄膜，包括：通过加直流电压或馈入微波，电离所述源气体的气体分子，激发所述源气体发生化学反应，分解成碳基团、氢基团，以及碳氢基团，形成等离子体；对所述等离子体进行电场加速，所述等离子体在电场加速作用下获得能量，碰撞所述介质窗的波浪状的周期性表面，从而在所述介质窗的波浪状的周期性表面生长薄膜。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤：在所述的表面生长薄膜之后，还包括：对波浪状的周期性表面生长有薄膜的介质窗进行冷却处理的步骤。8.一种周期性刻槽表面镀有类金刚石薄膜的高功率微波输出窗，其特征在于，包括：该高功率微波输出窗是将有机聚合物介质窗按照前述权利要求1至7任一项所述的方法进行处理得到。2CN104617357A说明书1/4页高功率微波输出窗及其制作方法技术领域[0001]本发明涉及高功率微波技术领域，具体涉及一种周期性刻槽表面镀有类金刚石薄膜的高功率微波输出窗及其制作方法。背景技术[0002]高功率微波(HighPowerMicrowave，HPM)是指峰值功率超过100MW，频率在1GHz～300GHz范围内的电磁辐射。HPM在科研、民用和国防领域具有非常广阔的应用前景。随着高功率微波器件的峰值功率和脉冲宽度的提高，特别是大功率、小型化微波装置的研制，位于真空中的介质表面(简称真空侧介质窗表面)击穿已经成为限制高功率微波传输与发射系统功率提高的主要瓶颈。[0003]GW级HPM系统主要由脉冲功率驱动源子系统、HPM微波源子系统和HPM传输及发射子系统构成。HPM传输及发射子系统通过喇叭或馈源将微波辐射向大气。HPM微波源运行在真空状态，因此喇叭或馈源需要介质窗隔离真空和大气。[0004]介质窗的HPM击穿主要发生在真空侧，过程是：在真空侧介质窗表面，由于二次电子倍增，触发了气体层中的等离子体电离雪崩放