基于石墨烯镀膜的高品质原子束流发射结构的制备方法与流程

本发明属于原子物理领域，具体涉及一种基于石墨烯镀膜的高品质原子束流发射结构的制备方法。

背景技术：

1、原子束流在原子物理、化学物理以及表面物理均具有广阔的应用前景，使用原子炉通过一个微管阵列组成的发射结构产生高原子通量、高准直度的高品质原子束流的技术，已经应用于原子钟以及原子束流陀螺的等精密传感器件上，作为制约传感器测量精度的主要因素之一，随着传感器精度要求的提高，人们对束流品质的要求也越来越高，大通量的原子束流受到发射结构内壁的不均匀散射以及活泼原子与发射结构内壁的反应，不仅会造成原子束流准直度的下降，而且严重时会造成发射结构的堵塞，影响发射结构的使用寿命。因此，实验上亟需设计一种发射结构的制备方法，解决上述问题，实现高品质原子束流的制备。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术的不足，提出一种基于石墨烯镀膜的高品质原子束流发射结构的制备方法。

2、本发明的上述目的通过以下技术方案来实现：

3、一种基于石墨烯镀膜的高品质原子束流发射结构的制备方法，通过分步组装制作发射结构，实现石墨烯的均匀镀膜，所述制备方法包括如下步骤：

4、步骤1、将金属箔弯折形成波浪板，并根据实验需求将波浪板与金属箔裁切成等尺寸的长条矩形；

5、步骤2、将步骤1裁切成型的金属箔片与金属波浪板进行表面清洗，以去除材料本体及机加工导致的表面颗粒杂质；

6、步骤3、将清洗后的金属箔片与金属波浪板置于低压化学气相沉积系统的反应区域，在金属箔片与金属波浪板的表面进行石墨烯的可控镀膜；

7、步骤4、将镀膜的金属箔片与金属波浪板取出并进行测量表征；

8、步骤5、使用氧气等离子体对石墨烯镀膜表面进行处理；

9、步骤6、将金属箔片与金属波浪板上下依次堆叠，并插入到一个筒状外壳的方孔中，内部形成发射微孔结构，完成原子束流发射结构的制备。

10、而且，步骤1中，金属箔弯折形成波浪板通过相对旋转的一组锯齿滚轴压制成型。

11、而且，步骤2中，依次用丙酮、异丙醇、去离子水进行清洗，每种介质均清洗15分钟。

12、而且，步骤3具体包括：

13、将裁切清洗好的金属箔片与金属波浪板放入低压化学气相沉积系统的反应区中后，先用机械泵将反应区的气压抽至小于1pa后；然后通入20sccm氩气并将升温至1000℃；然后更换通入的5ccm甲烷和2sccm氢气的混合气体，反应10分钟左右；最后将通入的气体更换为20sccm的氩气，并将系统迅速降温至室温。

14、而且，步骤4包括：

15、使用共聚焦拉曼显微镜测量石墨烯的拉曼谱，表征石墨烯镀膜的质量和厚度，通过多个位点的拉曼光谱扫描表征石墨烯的均匀性；使用原子力显微镜测量石墨烯的表面粗糙度。

16、而且，步骤5中，将镀了石墨烯镀膜的金属箔片与金属波浪板放入氧气等离子体处理系统，控制氧气的气压为0.1pa，功率为100w，处理时间为3分钟。

17、本发明具有的优点和积极效果为：

18、本制备方法采用先在金属表面石墨烯镀膜，后进行微孔发射结构制作，降低了石墨烯在微孔中的镀膜难度，提升了镀膜的均匀性。引入石墨烯作为镀膜材料，有效降低了原子发射结构内表面的粗糙度，同时高化学稳定性的石墨烯避免了原子与发射结构金属的反应，并通过氧气等离子体处理后的石墨烯，能够增加大量的活性位点，吸附大发散角原子，提高原子束流准直度，从而可有效提升通过原子束流发射结构的原子束流品质。

1.一种基于石墨烯镀膜的高品质原子束流发射结构的制备方法，其特征在于：通过分步组装制作发射结构，实现石墨烯的均匀镀膜，所述制备方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于石墨烯镀膜的高品质原子束流发射结构的制备方法，其特征在于：步骤1中，金属箔弯折形成波浪板通过相对旋转的一组锯齿滚轴压制成型。

3.根据权利要求1所述的基于石墨烯镀膜的高品质原子束流发射结构的制备方法，其特征在于：步骤2中，依次用丙酮、异丙醇、去离子水进行清洗，每种介质均清洗15分钟。

4.根据权利要求1所述的基于石墨烯镀膜的高品质原子束流发射结构的制备方法，其特征在于，步骤3具体包括：

5.根据权利要求1所述的基于石墨烯镀膜的高品质原子束流发射结构的制备方法，其特征在于，步骤4包括：

6.根据权利要求1所述的基于石墨烯镀膜的高品质原子束流发射结构的制备方法，其特征在于：步骤5中，将镀了石墨烯镀膜的金属箔片与金属波浪板放入氧气等离子体处理系统，控制氧气的气压为0.1pa，功率为100w，处理时间为3分钟。