Zur Verhinderung von Störungen durch Sekundärelektronenemission dienende Beschichtung und Verfahren zum Herstellen einer solchen Beschichtung

Abstract

 Es wird zur Verhinderung von Störungen durch Sekundärelektronenemission dienende Beschichtung für eine Fläche (10) eines Basiskörpers, der zumindest in einem gewissen, an seine beschichtete Fläche angrenzenden Bereich aus einem elektrisch leitfähigen Material besteht und bei Benutzung hochfrequenten elektrischen Feldern ausgesetzt ist, beschrieben, welche eine elektrisch leitfähige Schicht («Rauhschicht» 12) mit rauher Oberfläche, deren Dicke (t) kleiner als ihre Skineffekt-Eindringtiefe ist und eine sich unter der Rauhschicht befindende Schicht («Zwischenschicht» 16) hoher Leitfähigkeit, deren Dicke (D) wesentlich größer als ihre Skineffekt-Eindringtiefe bei den Betriebsfrequenzen der elektrischen Felder ist, enthält.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine zur Verhinderung von Störungen durch Sekundärelektronenemission dienende Beschichtung, welche eine elektrisch leitfähige Schicht mit rauher Oberfläche enthält, für eine Fläche eines Basiskörpers, der zumindest in einem gewissen, an die beschichtete Fläche angrenzenden Bereich aus einem elektrisch leitfähigen Material besteht und bei Benutzung hochfrequenten elektrischen Feldern ausgesetzt ist.

[0002] Es ist bekannt, daß die Emission von Sekundärelektronen in elektrischen Einrichtungen für hohe Betriebsfrequenzen, wie Hohlleitern, Resonatoren und Antennen für Mikrowellenfrequenzen, selbst unter Hochvakuumbedingungen zu Störungen führen kann. Wenn nämlich der Sekundäremissionsfaktor größer als 1 ist, kann ein lawinenartiges Anwachsen der Anzahl der Elektronen, eine sogenannte Multipaktor-Entladung, eintreten, was unter Umständen zu einer unerwünschten Totalreflexion der zu übertragenden Mikrowellenleistung führt. Ähnliche Probleme treten z.B. auch bei anderen leitenden Flächen, die bei Benutzung hochfrequenten elektrischen Feldern ausgesetzt sind und an eine unter vermindertem Druck stehende Atmosphäre angrenzen, Entladungsgefäßen von Fusionsreaktoren und dergl. auf.

[0003] Es ist bekannt, Störungen durch Sekundärelektronenemission bei Mikrowellenhohlleitern dadurch zu unterdrücken, daß man auf die Oberfläche des Mikrowellenleiters eine rauhe Schicht aufbringt, die eine Selbstabsorption der emittierten Sekundärelektronen bewirkt. Diese Technik scheitert jedoch bei größeren Hochfrequenzleistungen an der durch den Skineffekt bedingten Überhitzung der aufgebrachten rauhen Schichten und bei Anwesenheit hoher statischer Magnetfelder an der dadurch bewirkten Behinderung der Selbstabsorption.

[0004] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben erwähnte bekannte Beschichtung dahingehend weiterzuentwickeln, daß sie auch bei höheren Hochfrequenzleistungen und in Anwesenheit höherer statischer Magnetfelder eine zufriedenstellende Unterdrückung von Störungen durch Sekundärelektronenemission gewährleistet.

[0005] Diese Aufgabe wird gelöst durch eine zur Verhinderung von Störungen durch Sekundäremission dienende Beschichtung, welche eine elektrisch leitfähige Schicht mit rauher Oberfläche enthält, für eine Fläche eines Basiskörpers, der zumindest in einem gewissen, an die beschichtete Fläche angrenzenden Bereich aus einem elektrisch leitfähigen Material besteht, und die Benutzung hochfrequenten elektrischen Feldern ausgesetzt ist und welche erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß die Dicke der die rauhe Oberfläche bildenden Schicht ("Rauhschicht") kleiner als ihre Skineffekt-Eindringtiefe ist und daß sich unter der Rauhschicht eine Schicht ("Zwischenschicht") hoher Leitfähigkeit befindet, deren Dicke wesentlich größer als ihre Skineffekt-Eindringtiefe bei den Betriebsfrequenzen der elektrischen Felder ist.

[0006] Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Beschichtung sowie vorteilhafte Verfahren zur Herstellung dieser Beschichtung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

[0007] Die vorliegende Beschichtung kann mit einer Oberfläche ausreichender Rauhigkeit hergestellt werden, ohne daß die Gefahr einer Überhitzung durch ohmsche Verluste in der rauhen Oberfläche besteht. Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Beschichtung sind auch bei Anwesenheit starker Magnetfelder anwendbar.

[0008] Die vorliegende Beschichtung zeichnet sich auch durch hohe thermische Leitfähigkeit aus, so daß bei entsprechender thermischer Leitfähigkeit und/oder Kühlung des Trägerkörpers auch sehr hohe thermische Belastungen möglich werden.

[0009] Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, welche eine schematische, stark vergrößerte Schnittansicht einer Beschichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in Anwendung auf einen Hochfrequenz- insbesondere Mikrowellenleiter zeigt.

[0010] In der Zeichnung ist nur ein Teil einer Fläche 10 eines mit einer erfindungsgemäßen Beschichtung versehenen Träger- oder Basiskörpers eines Hochfrequenzleiters dargestellt. Bei dem Hochfrequenzleiter kann es sich um einen Hohlleiter, einen Resonator, eine Antenne, eine Elektrode einer Hochvakuumelektronenröhre oder dergleichen handeln, die für einen Betrieb bei hohen Frequenzen, insbesondere Mikrowellenfrequenzen (3 x 10 Hz und darüber) bestimmt sind.

[0011] Der Basiskörper kann ganz aus einem elektrisch leitfähigen Material, wie Eisen oder unmagnetischem Stahl bestehen. Alternativ kann der Trägerkörper auch nur in einem an die beschichtete Fläche 10 angrenzenden Dickenbereich aus elektrisch leitfähigem Material, im übrigen jedoch aus einem im wesentlichen isolierenden Material, wie Keramik oder Kunststoff, bestehen.

[0012] Die freie Oberfläche der vorliegenden elektrisch leitfähigen Beschichtung wird in bekannter Weise durch eine Schicht 12 mit rauher Oberfläche ("Rauhschicht") gebildet, die aus einem Material ausreichender elektrischer Leitfähigkeit besteht und auf deren spezielle Parameter weiter unten noch eingegangen wird. Ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Beschichtung besteht nun darin, daß zwischen der Rauhschicht 12 und der vorzugsweise mit einer Haftschicht 14 versehenen Oberfläche 10 des Basiskörpers eine Zwischenschicht 16 hoher elektrischer Leitfähigkeit angeordnet ist, deren Dicke D wesentlich größer, insbesondere mindestens das Doppelte, vorzugsweise mindestens das Dreifache der Skineffekt-Eindringtiefe bei den Betriebsfrequenzen ist. Die Skineffekt-Eindringtiefe ist bekanntlich gleich der Quadratwurzel aus Zwei geteilt durch das Produkt aus der Kreisfrequenz, der elektrischen Leitfähigkeit und der magnetischen Permeabilität des betreffenden Materials.

[0013] Die Zwischenschicht 16 soll eine hohe elektrische Leitfähigkeit haben, d.h. einen spezifischen Widerstand von vorzugsweise weniger als 0,02 x 10 ⁶ Ohm m. Geeignete Metalle sind z.B. Kupfer, Silber oder Gold, wobei Kupfer derzeit bevorzugt wird. Die Zwischenschicht ("Leitfähigkeitsschicht") 16 soll den Hauptteil der durch das Hochfrequenzfeld induzierten Wirbelströme aufnehmen und hat daher eine Dicke, die wesentlich größer als die Skineffekt-Eindringtiefe des betreffenden Werkstoffes ist.

[0014] Außer der Rauhschicht 12 und der Leitfähigkeitsschicht 16 sind vorzugsweise noch weitere Schichten vorgesehen. Insbesondere ist zwischen der Basiskörper- Oberfläche 10 und der Leitfähigkeitsschicht 16, wie erwähnt, zweckmäßigerweise eine dünne Haftschicht 14 vorgesehen, die z.B. aus Nickel bestehen kann. Ferner ist vorzugsweise zwischen der Leitfähigkeitsschicht 16 und der Rauhmetallschicht 12 eine dünne Schutzschicht 20 vorgesehen, die die Aufgabe hat, die Leitfähigkeitsschicht während des Aufbringens der Rauhschicht 12 vor Oxydation zu schützen. Die Schutzschicht muß porenfrei sein und eine überall gleichmäßige Dicke d aufweisen, die so bemessen sein soll, daß die Skineffekt-Eindringtiefe s für das Material der Schutzschicht überall wesentlich größer als d ist. Insbesondere soll gelten

wobeig der spezifische Widerstand und p die magnetische Permeabilität der Schutzschicht und f die Nenn-Betriebsfrequenz bedeuten. Bei dieser Bemessung der Dicke d der Schutzschicht können die hochfrequenzinduzierten Wirbelströme praktisch unbehindert in die darunter liegende Leitfähigkeitsschicht 16 eindringen. Als Material mit diesen Eigenschaften ist beispielsweise eine Nickel-Phosphor-Legierung mit einem Phosphorgehalt von mehr als 8,5 Gewichts-Prozent geeignet, da ein Phosphorgehalt dieser Größe den spezifischen Widerstand des Nickels um ein Vielfaches erhöht und den Ferromagnetismus des Nickels beseitigt. Die Leitfähigkeit der unmagnetischen Schutzschicht 20 ist vorzugsweise kleiner als 10⁵ A/V cm, ihre Dicke kann beispielsweise etwa 1 pm betragen.

[0015] Als Material für die Schutzschicht 20 eignen sich ganz allgemein Legierungen der Übergangsmetalle Mn, Fe, Ni, Co, welche Elemente der Gruppe VB des Periodensystems, wie P, As, Sb, Bi oder der Gruppe IVB wie Si, Ge, Sn, Pb bzw. Aluminium oder Carbide von B, Si, Ti, W und Ta enthalten. Der Einbau kann beispielsweise auf elektrochemischem Wege durch Zusätze der genannten Elemente in geeigneten Elektrolyten erfolgen.

[0016] Schließlich wird, insbesondere, wenn die Leitfähigkeitsschicht 16 aus einem anderen Material als Gold besteht, vorzugsweise eine sehr dünne, z.B. 0,2 pm dicke Zwischenschicht 17, z.B. aus Gold, zwischen den Schichten 16 und 20 vorgesehen, um die Haftung zwischen den betreffenden Schichten zu verbessern und die untere Schicht 16 gegen Oxidation zu schützen, bis die nächste Schicht 20 aufgebracht wird. Die Goldschicht 17 soll sofort nach Bildung der Schichten 16 auf diese aufgebracht werden.

[0017] Die Rauhschicht 12 kann z.B. aus einem der Edelmetalle Ag, Au, Rh, Pd, Ir, Pt oder einer Legierung hiervon bestehen. Bevorzugt wird Gold. Es können jedoch auch Metalle der Gruppen IVA, VA, VIA und Mn, Fe, Co, Ni, deren Legierungen oder halbleitende Verbindungen mit B, C, Si, N sowie Siliziumkarbid, Borkarbid bzw. Bornitrid und Borsilizid verwendet werden.

[0018] Das Verhältnis von Rauhtiefe t zu Rauhbreite b der Rauhschicht ist vorzugsweise 1:2 und größer, wobei die Rauhbreite selbst kleiner als der Gyroradius der Sekundärelektronen sein soll.

[0019] Die Dicke t der Rauhschicht und die Dicke d der Schutzschicht 20 betragen vorteilhafterweise höchstens 1/5 der kombinierten Skineffekt-Eindringtiefe dieser Schichten bei der Betriebsfrequenz.

[0020] Die vorliegende Beschichtung läßt sich wie folgt herstellen: Zuerst wird zweckmäßigerweise die Oberfläche 10 des Basiskörpers für das Aufbringen der Haftschicht 18 vorbehandelt, wie es in der Galvanotechnik üblich ist, insbesondere entfettet und gebeizt. Besteht der Basiskörper aus einem Nichtleiter, so wird auf ihn zuerst in bekannter Weise eine elektrisch leitende Schicht ausreichender Dicke aufgebracht. Anschließend wird die dünne Haftschicht 14 aus z.B. Nickel aufgebracht, um ein einwandfreies Haften der Leitfähigkeitsschicht 16 auf dem die Fläche 10 bildenden Material zu gewährleisten. Auf die Haftschicht 14 wird vorzugsweise sofort die Leitfähigkeitsschicht 16 aufgebracht, z.B. durch Galvanisieren. Auf diese wird sofort die dünne Goldschicht 17 aufgebracht.

[0021] Die als nächstes aufzubringende, porenfreie dünne Schutzschicht gleichmäßiger Dicke kann durch elektrochemische Reduktionsverfahren auf die Leitfähigkeitsschicht 16 bzw. die Goldschicht 17 aufgebracht werden. Bei Verwendung der oben erwähnten bevorzugten Nickel-Phosphorlegierung mit einem Phosphorgehalt von mehr als 8,5 Gewichtsprozent kann die in der folgenden Tabelle angegebene wässerige Elektrolytlösung verwendet werden

[0022] 

Die elektrochemische Abscheidung der Nickel-Phosphor-Legierung erfolgt vorzugsweise stromlos bei einer Temperatur im Bereich von etwa 80 bis 95°C.

[0023] Anstelle von Nickel oder zusätzlich zu diesem können auch andere Metalle wie Cr, Mn, Fe und Co verwendet werden. Anstelle des Phosphorsalzes oder gegebenenfalls zusätzlich zu diesem können Verbindungen der Elemente der Gruppe VB (As, Sb, Bi), der Gruppe IVB (C, Si, Ge, Sn, Pb) oder der Gruppe IIIB (B, Al, Ga, In, Te) oder der Metalle V, Cr, Ti, Mo verwendet werden, um den Ferromagnetismus z.B. der Nickelmatrix durch reduktiven Einbau der genannten Elemente zu unterdrücken.

[0024] Auf die die Leitfähigkeitsschicht 16 schützende Schutzschicht 20 wird nun als letztes die Rauhschicht 12 aufgebracht. Um dabei die geforderte Rauhheit zu erzwingen, muß die Niederschlagsgeschwindigkeit des aufzubringenden Materials die Geschwindigkeit der zweidimensionalen Diffusion des betreffenden Materials längs der Oberfläche wesentlich übersteigen, um ein geordnetes (epitaxiales) Wachstum großer Kristalle zu verhindern. Dies läßt sich u.a. dadurch erreichen, daß man Gold elektrochemisch im Tauchverfahren, d.h. ohne Elektroden, in den starken Feldern statistisch verteilter Lokalelemente abscheidet. Letztere werden durch die elektrochemische Potentialdifferenz zwischen dem die Oberfläche 10 bildenden Metall und bereits abgeschiedenen Kristallkeimen, ähnlich wie bei Korrosionsprozessen gebildet. Zum Abscheiden genügt es beispielsweise, den in der beschriebenen Weise vorbeschichteten Leiter in einen Elektrolyten von ca. 0,1 bis 0,3 Gew.% Gold-Chlorwasserstoffsäure H[Au Cl₄]·4H₂O), pH-Wert etwa 2,5 bis 4,5, für etwa 10 bis 100 Minuten bei einer Temperatur von etwa 20°C bis 60°C zu tauchen.

[0025] Anstelle der Gold-Chlorwasserstoffsäure kann man auch Säuren anderer Edelmetalle verwenden z.B. Ag, Rh, Pd, Ir, Pt, und diese Metalle, insbesondere im Falle von Platin, bei stark überhöhter Stromdichte als rauhe Schicht abscheiden.

[0026] Platin kann z.B. aus einem wässrigen Elektrolysebad, das 2,5 bis 3,5 Gew.% Platinchlorid und 0,2 bis 0,4 g/1 Bleiacetat enthält, bei einer Stromdichte von ca. 0,1 bis 0,3 A cm² und einer Temperatur von etwa 20°C während ca. 10 bis 25 Sekunden abgeschieden werden. Weitere Möglichkeiten für die Herstellung der Rauhschicht bestehen darin, das betreffende Metall in einer Edelgasatmosphäre bei einem Druck von 0,05 bis 1,0 mbar aufzudampfen; ferner kann man das Material der Rauhschicht in einer stark übernormalen Glimmentladung durch Kathodenzerstäubung herstellen oder durch einen beschleunigten Van-Arkel-Prozeß aus der Gasphase chemisch aufwachsen lassen.

[0027] Für die Rauhschicht 12 kann man auch (ähnlich wie bei der Schutzschicht 20) Metalle der Gruppen IVA bis VIA (insbesondere W und Mo), ferner Mn, Fe, Co und Ni verwenden, die z.B. elektrolytisch mit stark überhöhter Stromdichte abgeschieden werden können, um die gewünschte Rauheit zu erzielen. Die Rauhschicht 12 kann weiterhin aus hochschmelzenden Halbleitern, wie Verbindungen der Metalle der Gruppen IVA bis VIA mit B, C, Si, N sowie Siliziumkarbid, Borkarbid, Bornitrid und Borsilicid bestehen, die z.B. durch heterogene Katalyse aus einer Atmosphäre gebildet werden können, welche mindestens eine dampfförmige Verbindung, insbesondere Halogenverbindung, mindestens eines der Metalle der Gruppen IVA bis VIA des Periodensystems, und mindestens eine Verbindung, insbesondere Wasserstoffverbindung, mindestens eines der Elemente Bor, Kohlenstoff, Silicium und Stickstoff, bei deren Reaktion das gewünschte Rauhschichtmaterial entsteht, enthält, wobei die zur Reduktion der Sekundärelektronen-Emission erforderliche Rauheit der gebildeten Rauhschicht 12 durch Beschleunigung der Depositionsrate mit Druck und Temperatur und/oder durch eine Glimmentladung mit der beschichteten Oberfläche als Kathode und/oder durch Behinderung der Diffusion entlang der Oberfläche und entsprechende Störung des epitaxialen Kristallwachstums durch Chemisorption von Fremdgasen wie C0₂, SO₂, H₂S, N₂ oder Dämpfen von Edelmetallen und Metallen der Eisengruppe reguliert wird.

[0028] Beispielsweise kann man sich bei der Herstellung einer geeigneten Rauhschicht aus halbleitendem Titankarbid durch heterogene Katalyse eines abgewandelten chemischen Dampfabscheideverfahrens ("Chemical Vapor Deposition) bedienen, bei welchem die mit der Rauhschicht zu versehende Struktur auf eine Temperatur von beispielsweise 800 bis 1000°C erhitzt und dabei einer im wesentlichen unter Atmosphärendruck stehenden Atmosphäre ausgesetzt wird, die im wesentlichen aus einer stöchiometrischen Mischung von gas- oder dampfförmigem Kohlenwasserstoffen, z.B. Methan (CH₄), und Titantetrachlorid (TiCl₄) sowie einem Zusatz eines der oben erwähnten Fremdgase mit einem Partialdruck von einigen Millibar besteht.

[0029] Bei einer Abwandlung des oben genannten Verfahrens, die keine so hohen Temperaturen erfordert, wird die zu beschichtende Struktur in ein Vakuumgefäß eingebracht. Das Vakuumgefäß wird evakuiert und dann mit einer stöchiometrischen Mischung aus Kohlenwasserstoff, z.B. Methan und Titantetrachlorid unter einem Druck von einigen Millibar bis 10 mbar gefüllt. Gewünschtenfalls kann noch eines der obengenannten Fremdgase unter einem Partialdruck von 10^-3 bis 10^-5 mbar zugesetzt werden. Die zu beschichtende Struktur wird dann auf eine Temperatur von etwa 200°C erhitzt und zwischen einer im Vakuumgefäß angeordneten Anode und der als Kathode geschalteten, zu beschichtenden Struktur wird in bekannter Weise eine Glimmentladung erzeugt, die in Verbindung mit der erhöhten Temperatur der Struktur die chemische Reaktion zwischen dem Methan und dem Titantetrachlorid an der zu beschichtenden Oberfläche einleitet, wobei das gewünschte Titankarbid in Form einer rauhen Schicht auf der Oberfläche aufwächst.

[0030] Ein Weiteres Verfahren zur Herstellung der Rauhschicht aus refraktären Halbleiterverbindungen der Metalle der Nebengruppen IVA bis VIA mit B, C, Si, N, insbesondere Titancarbid, Tantalcarbid, Wolframcarbid sowie Siliziumcarbid, Borcarbid, Bornitrid und Borsilicid besteht darin, daß man diese in Form von kleinen Teilchen aus einer Suspension eines Cr-, Mn-, Fe-, Ni- oder Co-Elektrolyten durch Kombination von Elektrolyse und Kathaphorese auf die Schutzschicht 20 bei Spannungen um 30 V und Stromdichten von 100 - 500 A/m aufbringt. Alternativ kann man die Abscheidung der genannten Teilchen simultan mit der reduktiven Abscheidung von Mn, Fe, Ni, Co oder Cr vornehmen. Die Teilchengröße ist vorzugsweise 1 pm und kleiner. Bevorzugt werden Konzentrationen der suspendierten Teilchen im Elektrolyten von 0,5 bis 1 kg/Liter.

[0031] Die Verwendung einer Rauhschicht aus hochwarmfesten und mechanisch sehr widerstandsfähigen Materialien ist besonders vorteilhaft, wenn die Beschichtung starken thermischen Belastungen und anderen Beanspruchungen, z.B. Teilchenbeschuß ausgesetzt ist, wie z.B. bei der sogenannten ersten Wand eines Fusionsreaktors und auch in gewissem Grade bei Beschleuniger-Elektroden der Fall ist.

[0032] Um einen genügend großen Bruchteil der im allgemeinen mit einer mittleren Austrittsenergie von ungefähr 2 eV austretenden Sekundärelektronen innerhalb der Rauhmetallschicht abzufangen, sollen die Verfahrensparameter so gesteuert werden, daß das Verhältnis von Rauhtiefe t zu Rauhbreite b größer oder gleich als etwa 1:2 ist. Wenn das Abfangen der Sekundärelektronen auch bei Vorhandensein starker Magnetfelder gewährleistet sein soll, muß die Rauhbreite b kleiner als der Gyroradius von Sekundärelektronen mittlerer Austrittsenergie sein. Der Gyroradius r (pm) beträgt bei der oben angegebenen mittleren Austrittsenergie ca. 3,4/B, wobei B die magnetische Feldstärke in Tesla ist.

[0033] Nachdem der Basiskörper des Hohlleiters des Resonators der Antenne und dergl. in der oben beschriebenen Weise mit der mehrlagigen Beschichtung versehen worden ist, wird die Beschichtung bei ausreichender Wärmebeständigkeit des Basiskörpers vorzugsweise noch einer abschließenden Wärmebehandlung in einer inerten Gasatmosphäre oder im Hochvakuum, z.B. für einige Stunden bei 350°C bis 600 °C, unterworfen, um die Übergänge von Schicht zu Schicht durch intermetallische Diffusion zu verfestigen. Dadurch wird ein sprungfreier Übergang der durch die Hochfrequenz erzeugten Wirbel- und Wärmeströme gewährleistet.

[0034] Schließlich wird die Beschichtung vorteilhafterweise noch durch Abfunken ("_Spot knocking") stabilisiert. Dies geschieht am einfachsten dadurch, daß der Hohlleiter oder dergl. bei der ersten Inbetriebnahme mit mehreren (z.B. 50) kurzen Hochfrequenzimpulsen so hoher Spannung beaufschlagt wird, daß an Spitzen, abnormal hohen oder losen Kristallen der Rauhmetallschicht eine Feldemission von Elektronen, die sofort in eine kurzzeitige thermische Elektronenemission übergeht, auftritt. Dabei verdampfen die Spitzen bzw. die losen Kristalle.

[0035] Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Beschichtung hatte die folgenden Parameter:

[0036] Zulässiges Magnetfeld 0 bis 3 Tesla (30kGauß) Betriebsfrequenzbereich 0,5 bis 5 GHz,

[0037] Zulässige Durchgangsleistung eines Hohlleiters in diesem Frequenzbereich: 0,3 bis 3 Megawatt bei Impulslängen unter 5 sec und Drücken der Restgasatmosphäre unter 10^-3 millibar.

[0038] Der mittlere Sekundäremissionskoeffizient (Anzahl der Primärelektronen zu der der Sekundärelektronen gemessen bei einem Restgasdruck von 10^-4 mbar H₂) hatte bei einer Beschichtung der oben angegebenen Art folgende gemessene Werte:

Ansprüche

1. Zur Verhinderung von Störungen durch Sekundärelektronenemission dienende Beschichtung, welche eine elektrisch leitfähige Schicht ("Rauhschicht" 12) mit rauher Oberfläche enthält, für eine Fläche eines Basiskörpers, der zumindest in einem gewissen, an seine beschichtete Fläche angrenzenden Bereich aus einem elektrisch leitfähigen Material besteht und bei Benutzung hochfrequenten elektrischen Feldern ausgesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Rauhschicht (12) kleiner als ihre Skineffekt-Eindringtiefe ist, und daß sich unter der Rauhschicht (12) eine Schicht ("Zwischenschicht" 16) hoher Leitfähigkeit befindet, deren Dicke (D) wesentlich größer als ihre Skineffekt-Eindringtiefe bei den Betriebsfrequenzen der elektrischen Felder ist.

2. Beschichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht (16) ein Metall hoher elektrischer Leitfähigkeit, wie Kupfer, Silber oder Gold, enthält.

3. Beschichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke (D) der Zwischenschicht mindestens doppelt so groß ist wie deren Skineffekt-Eindringtiefe.

4. Beschichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Zwischenschicht (16) hoher Leitfähigkeit und der Rauhschicht (12) eine Schutzschicht (20) angeordnet ist.

5. Beschichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Material und die Dicke (d) der Schutzschicht (20) so gewählt sind, daß die Skineffekt-Eindringtiefe wesentlich größer als die Dicke der Schutzschicht ist.

6. Beschichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe aus der Dicke (d) der Schutzschicht (20) und der Dicke (t) der Rauhschicht (12) höchstens ein Fünftel der Skineffekt-Eindringtiefe der Kombination der beiden Schichten bei den Betriebsfrequenzen ist.

7. Beschichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Rauhtiefe (t) zu Rauhbreite (b) der Rauhschicht größer oder gleich 1:2 ist.

8. Beschichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauhbreite (b) der Rauhschicht (12) kleiner als der Gyroradius der Sekundärelektronen in einem Magnetfeld ist, welches beim Betrieb des Leiters an dessen beschichteter Oberfläche herrscht.

9. Beschichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht (20) aus einer Legierung mindestens eines Übergangsmetalls (Mn, Fe, Ni, Co) mit mindestens einem Element der Gruppe VB (P, As, Sb, Bi) der Gruppe IVB (C, Si, Ge, Sn, Pb) der Gruppe IIIB (B, A1, In, Ga, Te) oder der einem Metalle V, Cr, Ti, Mo besteht.

10. Beschichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauhschicht (12) mindestens aus einem der Edelmetalle Ag, Au, Rh, Pd, Ir, Pt oder aus Metallen der Gruppen IVA, VA, VIA und Mn, Fe, Ni, Co, deren Legierungen oder halbleitenden Verbindungen mit B, C, Si, N oder aus Siliciumkarbid, Borcarbid bzw. Borsilizid besteht.

11. Beschichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht aus Kupfer besteht; die Schutzschicht aus einer Nickel-Phosphor-Legierung mit einem Phosphorgehalt von mehr als 8,5 Gew.% und die rauhe Metallschicht (12) aus Gold bestehen.

12. Beschichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Zwischenschicht (16) und der Schutzschicht (20) eine dünne Goldschicht (17) angeordnet ist.

13. Verfahren zur Herstellung einer Beschichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht (20) aus einem Elektrolyten mindestens eines Übergangsmetalls (Cr, Mn, Fe, Co, Ni) mit einem Salz eines Elements der Gruppen IIIB - VB des Periodensystems durch chemische Reduktion abgeschieden wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zur Reduktion des Ferromagnetismus auch mindestens eines der Elemente V, Cr, Ti, oder Mo zusätzlich mit in die Schutzschicht eingebaut wird.

15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht (20) mittels eines wässerigen Elektrolyten hergestellt wird, der pro Liter 27 bis 25 Gramm Nickelchlorid, 25 bis 27 Gramm Ammonium-Fluorid, 5 bis 12 Gramm Natrium-Acetat, 18 bis 23 Gramm Zitronensäure sowie 6 bis 9 Gramm Natrium-Hypophosphit enthält und einen pH-Wert zwischen 3,5 und 4,6 hat.

16. Verfahren zum Herstellen einer Beschichtung nach Anspruch 1 oder nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauhschicht (12) im Tauchverfahren in einer sauren Lösung eines Edelmetalles abgeschieden wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Basiskörper nach Aufbringen der gut leitenden Zwischenschicht (16) und der Schutzschicht (20) zum Herstellen der Rauhschicht (12) etwa 30 bis 100 Minuten in eine 0,1 bis 0,3 gewichtsprozentige Gold-Chlorwasserstoffsäure mit einem pH-Wert von 2,5 bis 4,5 und einer Temperatur im Bereich von 20°C bis 60°C getaucht wird.

18. Verfahren zum Herstellen einer Beschichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauhschicht (12) durch eine etwa 10 bis 25 Sekunden dauernde Elektrolyse in einem wässerigen Elektrolyten, der ca. 2,5 bis 3,5 Gewichtsprozent Platinchlorid und ca. 0,2 bis 0,4 Gramm/Liter Bleiacetat enthält, bei einer Stromdichte von etwa 0,1 bis 0,3 A/cm² und einer Temperatur von etwa 20°C hergestellt wird.

19. Verfahren zum Herstellen einer Beschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauhschicht durch einen beschleunigten Van-Arkel-Prozeß bzw. heterogene Katalyse (Chemical Vapor Deposition) hergestellt wird.

20. Verfahren nach Anspruch ₁₉ , dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Rauhschicht zu versehende Oberfläche auf eine erhöhte Temperatur gebracht und einer Atmosphäre ausgesetzt wird, welche mindestens eine dampfförmige Verbindung, insbesondere Halogenverbindung, mindestens eines der Metalle der Gruppen IVA bis VIA des Periodensystems, und mindestens eine Verbindung, insbesondere Wasserstoffverbindung, mindestens eines der Elemente Bor, Kohlenstoff, Silicium und Stickstoff, bei deren Reaktion das gewünschte Rauhschichtmaterial entsteht, sowie gegebenenfalls ein das epitaxiale Kristallwachstum behinderndes Fremdgas, wie C0₂, S0₂ oder H₂S enthält und daß die Rauhschicht aus dieser Atmosphäre durch Ionenbeschuß in einer Gasentladung auf der Oberfläche abgelagert wird.

21. Verfahren zur Herstellung einer Beschichtung nach Anspruch 1 oder nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauhschicht (12) aus einer Suspension die Teilchen aus Siliciumcarbid, Borcarbid, Bornitrid und/oder Borsilicid und/oder mindestens einer refraktären Halbleiter-Verbindung der Metalle von Gruppe IVA bis VIA mit B, C, Si, N sowie einen Elektrolyten von Cr, Mn, Fe, Co oder Ni auf der Schicht (20) enthält, abgeschieden wird.

22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Abscheidung der suspendierten Teilchen zusammen mit einem der Metalle Mn, Fe, Ni, Co oder er durch eine Kombination von Elektrolyse und Kathaphorese bei Stromdichten von 1₀₀ - 50_{0 A/m}² vorgenommen wird.

23. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß die suspendierten Teilchen bei der reduktiven Abscheidung eines der Metalle Mn, Fe, Ni, Co oder Cr mit in diese Metalle eingebaut werden.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung (12, 14, 16, 17, 20) abschließend während einiger Stunden in einer inerten Atmosphäre oder im Hochvakuum einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur im Bereich von etwa 350 bis 600 °C unterworfen wird.

25. Verfahren zum Herstellen einer Beschichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung nach dem Aufbringen der Rauhschicht (12) abgefunkt wird.

Zeichnung