國產小型磁選態銫鐘電子倍增器性能測試與分析

郭磊，陳江，王多書，王驥，黃良玉，馬寅光，崔敬忠，劉志棟，楊緯，侍椿科，李富乾，楊軍，鄭寧

(1.蘭州空間技術物理研究所，蘭州 730000；2.真空技術與物理重點實驗室，蘭州 730000)

0 引言

小型磁選態銫鐘具有準確度高、長期穩定性好、環境適應性強的特點，可作為一級頻率標準使用[1-2]。在小型磁選態銫鐘中，電子倍增器是將微弱銫離子信號放大用于檢測的部件，也是影響銫鐘使用壽命與信噪比的關鍵部件。長壽命低噪聲電子倍增器研制難度很大，主要原因在于長壽命技術很難突破[3-4]，目前只有美國[5-6]研制電子倍增器使用壽命可達12年以上，部分可達30年以上，而國內[7-8]研制電子倍增器長期技術水平較低，使用壽命不到1年，成為影響銫鐘國產化的瓶頸技術。

小型磁選態銫鐘電子倍增器突破長壽命的關鍵點與難點在于高質量MgO二次電子發射薄膜的制備。因MgO薄膜的制備方法不同，銫鐘電子倍增器研制方法可分為Ag-Mg合金敏化法和磁控濺射鍍膜法[9-10]。Ag-Mg合金敏化法起源于20世紀60年代,是一種加熱氧化Ag-Mg合金形成MgO薄膜的傳統方法。磁控濺射技術是一種真空環境下通過靶材濺射在目標基底上形成MgO薄膜的方法，該方法相對較新，于21世紀初應用于電子倍增器MgO薄膜鍍制。相較傳統Ag-Mg合金敏化法，磁控濺射鍍膜法具有膜層結構可精確設計、膜層厚度可精確控制、膜層質量相對較好等特點，在長壽命電子倍增器研制上展現出了較大優勢。近年來蘭州空間技術物理研究所采用磁控濺射技術研制長壽命電子倍增器取得了較大進展，并已在地面銫鐘實現批量化應用，是目前國內唯一一家實現電子倍增器實用化的單位[9]。……