本發(fā)明要求于2014年11月24日提交的未決美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)no.62/083,726的優(yōu)先權(quán),其通過(guò)引用并入本文。
背景技術(shù):
本發(fā)明涉及用于形成衍生化表面的改進(jìn)方法和由此形成的改性表面。更具體而言,本發(fā)明涉及通過(guò)位于氧化物表面上的具有活性氧化物基團(tuán)(優(yōu)選羥基)的表面改性化合物的微波輔助縮合反應(yīng),從而形成自組裝單層(sam)的方法。
本領(lǐng)域一直希望能夠提供具有特定官能性的表面。官能性可以是反應(yīng)性,其中某些材料選擇性地結(jié)合至表面或在表面上發(fā)生反應(yīng),或者官能性可以用于鈍化以抑制表面上的結(jié)合和反應(yīng),從而保護(hù)表面。無(wú)論所期望的表面特性如何,本領(lǐng)域一直希望能夠提供可以對(duì)表面進(jìn)行選擇性改性的方法。
本發(fā)明提供了將氧化物表面(如二氧化硅表面)衍生化的方法,從而提供可用于各種工業(yè)和各種應(yīng)用的材料。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的是提供一種衍生氧化物表面(例如二氧化硅表面)的方法。
本發(fā)明的具體特征是能夠形成m-o-r、m-s-r、m-op(o)ohr或m-o-sir鍵,其中m與表面一體化,并且r基團(tuán)提供官能性,其中m為半導(dǎo)體或過(guò)渡金屬或來(lái)自半導(dǎo)體或過(guò)渡金屬的混合。
本發(fā)明的一個(gè)具體優(yōu)點(diǎn)是能夠通過(guò)微波能量形成鍵,其中微波能量易于獲得、容易控制且具有擴(kuò)展性。
將會(huì)意識(shí)到,改性表面中提供了這些優(yōu)點(diǎn)和其他優(yōu)點(diǎn),該改性表面包含位于基底上的
其中:
x選自o或s;
y選自c、si、p、n;r4和r5獨(dú)立地選自h,單或雙鍵氧,鹵素,取代或未取代的1至5個(gè)碳的直鏈或支鏈烷烴、烯烴或炔烴;r1、r2和r3獨(dú)立地選自h,取代或未取代的1至100個(gè)碳的直鏈或支鏈烷烴、烯烴或炔烴,條件是r1、r2和r3中不超過(guò)兩個(gè)是氫;r1、r2和r3可以成對(duì)地表示取代或未取代的環(huán)烷烴、環(huán)烯烴或環(huán)炔烴;r1、r2和r3可以獨(dú)立地選自鹵素和-(r6o)z-r7,其中r6是1至3個(gè)碳的烷基,r7是端基。
形成改性表面的方法提供了另一優(yōu)點(diǎn),該方法包括:
將基底與由式ii所限定的表面改性化合物結(jié)合,其中該基底包括含有反應(yīng)性基團(tuán)的表面,
其中式ii的z為離去基團(tuán);例如鹵素、羥基或h。y選自c、si、p、n;r4和r5獨(dú)立地選自h,單或雙鍵氧,鹵素,取代或未取代的1至5個(gè)碳的直鏈或支鏈烷烴、烯烴或炔烴;r1、r2和r3獨(dú)立地選自h,取代或未取代的1至100個(gè)碳的直鏈或支鏈烷烴、烯烴或炔烴,條件是r1、r2和r3中不超過(guò)兩個(gè)是氫;r1、r2和r3可以成對(duì)地表示取代或未取代的環(huán)烷烴、環(huán)烯烴或環(huán)炔;r1、r2和r3可以獨(dú)立地選自鹵素,和-(r6o)z-r7,其中r6是1至3個(gè)碳的烷基,r7是端基;以及使結(jié)合物經(jīng)受微波輻射,該微波輻射的能量和持續(xù)時(shí)間足以引發(fā)表面改性化合物和反應(yīng)性基團(tuán)之間的縮合和反應(yīng)。
附圖說(shuō)明
圖1是本發(fā)明的流程示意圖。
圖2是用烷基醇作為示例性實(shí)施方案說(shuō)明的本發(fā)明的示意圖。
圖3-6是各種對(duì)照樣品的水接觸角與微波時(shí)間之間的關(guān)系的圖示。
圖7是本發(fā)明實(shí)施方案的afm圖像。
圖8是本發(fā)明實(shí)施方案中作為微波輻射時(shí)間的函數(shù)的水接觸角的圖示。
圖9是本發(fā)明實(shí)施方案的xps。
圖10-11是本發(fā)明實(shí)施方案的afm圖像。
圖12是本發(fā)明實(shí)施方案的xps。
圖13是作為基底反應(yīng)時(shí)間的函數(shù)的水接觸角的圖示比較,其中該基底分別通過(guò)微波輻射加熱或使用保持為180℃的對(duì)流油浴加熱。
圖14a是對(duì)于硅基底和石英基底,當(dāng)浸入1-辛醇中時(shí),水接觸角作為微波功率(瓦特)的函數(shù)的圖示。反應(yīng)時(shí)間為5分鐘。
圖14b是浸漬在1-辛醇中的硅基底和石英基底在300w下5分鐘的微波反應(yīng)的溫度曲線的圖示。
圖15a是以1h,1h-全氟-1-辛醇作為示例性實(shí)施方案說(shuō)明的本發(fā)明的示意圖。
圖15b和15c是用1h,1h-全氟-1-辛醇的純?nèi)芤簩?shí)現(xiàn)的圖15a所示反應(yīng)的實(shí)施方案的xps結(jié)果。
圖16a是用2-苯基-1-乙醇作為示例性實(shí)施方案說(shuō)明的本發(fā)明的示意圖。
圖16b是作為示例性實(shí)施方案的2-苯基-1-乙醇的純?nèi)芤褐械姆磻?yīng)的水接觸角與微波輻射持續(xù)時(shí)間之間的關(guān)系的圖示。
圖16c和16d是以2-苯基-1-乙醇的純?nèi)芤簩?shí)現(xiàn)的圖16a所示反應(yīng)的實(shí)施方案的xps結(jié)果。
圖17a是用乙醇胺作為示例性實(shí)施方案說(shuō)明的本發(fā)明的示意圖。
圖17b、17c和17d是用純乙醇胺實(shí)現(xiàn)的圖17a所示的反應(yīng)的實(shí)施方案的xps結(jié)果。
圖18a是用氯化膽堿作為示例性實(shí)施方案說(shuō)明的本發(fā)明的示意圖。
圖18b、18c和18d是用1m氯化膽堿水溶液實(shí)現(xiàn)的圖18a所示反應(yīng)實(shí)施方案的xps結(jié)果。
圖19a是二氧化硅納米顆粒和用1m氯化膽堿水溶液官能化后的二氧化硅納米顆粒的不同ph下的ζ電位測(cè)量的圖示。
圖19b、19c和19d是用1m氯化膽堿水溶液在二氧化硅納米顆粒上實(shí)現(xiàn)的反應(yīng)的實(shí)施方案的xps結(jié)果。
圖20a是用4-羥基苯甲醛作為示例性實(shí)施方案說(shuō)明的本發(fā)明的示意圖。
圖20b和20c是用1m的4-羥基苯甲醛的二甘醇二乙醚溶液實(shí)現(xiàn)的反應(yīng)的實(shí)施方案的xps結(jié)果。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明特別涉及形成衍生化表面的方法,更具體而言,該衍生化表面為衍生化氧化物表面,其中該表面上的羥基與醇、硫醇、硅烷或膦酸等化合物縮合。本發(fā)明提供了一種方便地將表面衍生化的方法,從而提供官能化表面,該表面具有所需性質(zhì)或含有可被進(jìn)一步衍生化的官能團(tuán)。
表面物質(zhì)由式i限定:
其中式i的表面物質(zhì)是由式ii限定的表面改性化合物的微波輔助縮合而形成的:
其中式ii中的z是離去基團(tuán),如氫、羥基或鹵素,該離去基團(tuán)在縮合過(guò)程中被除去,從而形成式i中所示的直接m-x鍵。
在式i和式ii中,x選自o或s,最優(yōu)選x為o。
r4和r5獨(dú)立地選自h;單鍵或雙鍵氧;鹵素;取代或未取代的1至5個(gè)碳的直鏈或支鏈烷烴、烯烴或炔烴。
在一個(gè)實(shí)施方案中,r1、r2和r3獨(dú)立地選自:h,條件是r1、r2和r3中不超過(guò)兩個(gè)是氫;1至100個(gè)碳、更優(yōu)選1至50個(gè)碳、甚至更優(yōu)選1至20個(gè)碳、還更優(yōu)選5至12個(gè)碳的直鏈或支鏈烷烴、烯烴或炔烴。r1、r2和r3可以成對(duì)地表示環(huán)烷烴、環(huán)烯烴或環(huán)炔烴。烷烴、烯烴或炔烴是未取代的,或者是被鹵素、羥基、胺、芳基、硫酸酯、磷酸酯、烷基醚、烷基、環(huán)烷基、酮、醛、羧酸、酯、核酸、氨基酸、糖、碳水化合物、激素、蛋白質(zhì)、神經(jīng)遞質(zhì)、兒茶酚、醚、離子基團(tuán)、有機(jī)硫、-n=n-、-n=n=n-或它們的組合取代。在一個(gè)實(shí)施方案中,r1、r2或r3中的至少一者被至少一個(gè)氟取代,更優(yōu)選r1、r2或r3中的至少一者是氟化或全氟化的烷烴、烯烴或炔烴。
r1、r2和r3可以獨(dú)立地選自鹵素。
在一個(gè)實(shí)施方案中,r1、r2或r3中的至少一者為-(r6o)z-r7,其中r6為1至3個(gè)碳的烷基,優(yōu)選為-ch2ch2-;r7是優(yōu)選選自-oh和1至3個(gè)碳的烷基中的端基,r6更優(yōu)選選自-oh和-ch2ch3,z是1至20的整數(shù)。
特別合適的式ii的醇由以下化合物表示:具有1至100個(gè)碳、更優(yōu)選1至50個(gè)碳、甚至更優(yōu)選1至20個(gè)碳、還更優(yōu)選5至12個(gè)碳的飽和醇和不飽和醇;聚烯烴二醇,更優(yōu)選聚乙二醇,更優(yōu)選分子量足夠低從而在25℃時(shí)為液體的聚乙二醇;氟化醇,特別是全氟化醇,甚至更優(yōu)選在25℃下為液體的全氟化醇;苯基醇,特別是具有式hodc6h5的苯基醇,其中d表示鍵或1至6個(gè)碳、更優(yōu)選1至3個(gè)碳的飽和或不飽和烷基;極性醇,如具有2至4個(gè)碳、優(yōu)選2個(gè)碳的烷醇胺,其中胺是伯胺、仲胺、叔胺或季胺;維生素,特別是硫胺素、抗壞血酸、維生素d3(cholecalcifero)、核黃素、維生素e、麥角鈣化醇、泛酸、吡哆醛、吡哆胺或吡哆醇;糖,特別是正乙酰葡糖胺、葡糖胺、d-葡萄糖和蔗糖;氨基酸,特別是絲氨酸、蘇氨酸和酪氨酸;核酸,如腺苷衍生物,包括三磷酸腺苷和單磷酸腺苷;兒茶酚類,包括兒茶酚和兒茶素;和激素或神經(jīng)遞質(zhì),包括多巴胺、去甲腎上腺素、腎上腺素、膽固醇、睪丸激素。
式ii的特別優(yōu)選的硫醇是具有1至100個(gè)碳、更優(yōu)選1至50個(gè)碳、甚至更優(yōu)選1至20個(gè)碳、還更優(yōu)選5至12個(gè)碳的飽和硫醇和不飽和硫醇;氟化硫醇,特別是全氟化硫醇。
特別優(yōu)選的硅烷包括具有1至100個(gè)碳、更優(yōu)選1至50個(gè)碳、甚至更優(yōu)選1至20個(gè)碳、還更優(yōu)選5至12個(gè)碳的飽和烷基和不飽和烷基的氯硅烷;氟化烷基,特別是全氟化烷基。
優(yōu)選的是,式ii的表面改性化合物在25℃下為液體,這是因?yàn)槠湟子诩庸ぁ囟瓤梢陨?,然而由于熱分解的傾向,因此這是不希望的。優(yōu)選將溫度保持在式ii的表面改性化合物的沸點(diǎn)以下。特別是當(dāng)所采用的表面改性化合物是固體或者其具有足夠高的粘度從而有害時(shí),可以使用溶劑。
在一些實(shí)施方案中可任選地使用溶劑。溶劑特別優(yōu)選與在操作條件下不是液體的表面改性化合物一同使用??梢允褂脴O性溶劑或非極性溶劑,例如水、醚、聚醚和四氫呋喃。特別優(yōu)選的溶劑包括水、二甘醇二乙醚、二苯基醚、二苯基和二芐基醚、以及二甲基亞砜。
可以引入催化劑,其中催化劑有利于縮合反應(yīng)。酸和堿可以作為催化劑。如果ph過(guò)低或過(guò)高,則可能發(fā)生表面改性化合物和/或衍生化表面的降解。優(yōu)選ph至少為3且不大于約11。ph低于約3時(shí),氧化物表面難以衍生化,并且表面改性化合物可能會(huì)分解。ph高于約11時(shí),表面可能過(guò)度反應(yīng),導(dǎo)致出現(xiàn)副反應(yīng),表面改性化合物可能會(huì)分解。該表面也可以被催化劑帶電以吸引或排斥分子,從而改變表向處的環(huán)境。
將參考作為本公開的整體非限制性部分的附圖來(lái)描述本發(fā)明。
將參照?qǐng)D1描述本發(fā)明的實(shí)施方案,其中以流程圖形式示出本發(fā)明。在圖1中,在10處提供基底?;椎谋砻娼邮盏交虮惶幚頌槠渖暇哂蟹磻?yīng)性羥基(例如硅烷醇)或氧化物基團(tuán)。在12處制備反應(yīng)物相,其中反應(yīng)相包含純的式ii的表面改性化合物、或者任選的包含式ii的表面改性化合物與溶劑、催化劑或用以調(diào)節(jié)ph的添加劑中的至少一種的混合物。反應(yīng)物相和表面在14處組合并在16處施加微波能量。微波能量的能量足夠大且持續(xù)時(shí)間足夠長(zhǎng),以引起反應(yīng)性羥基或氧化物物質(zhì)和表面改性化合物之間的縮合反應(yīng),從而在18處形成衍生化表面。任選地在20處清潔衍生化表面。在一個(gè)實(shí)施方案中,任何溶劑、催化劑、反應(yīng)副產(chǎn)物、未反應(yīng)的表面改性化合物、物理吸附的有機(jī)分子和污染物都可以通過(guò)洗滌或通過(guò)在合適溶劑中的索格利特(soxhlet)萃取來(lái)除去。任選地,在12或14處進(jìn)一步處理衍生化表面,按照如上所述在16和18處以及任選地20的相同方法進(jìn)行處理。任選在22處進(jìn)一步處理衍生化表面,其中表面改性化合物進(jìn)一步反應(yīng)。
將參照?qǐng)D2描述本發(fā)明的實(shí)施方案,其中表面被烷基醇改性,其中烷基醇作為代表性表面改性化合物而不限于此。在圖2中,通常具有化學(xué)可接近的羥基(優(yōu)選硅烷醇)官能團(tuán)的基底表面在代表性的900w微波能量下,在存在代表性醇的條件下處理代表性的10分鐘。硅烷醇基和醇的羥基縮合會(huì)釋放出水并形成衍生化表面。在圖2中,醇表示為1-丁醇、1-辛醇和1-十八烷醇,可以理解是這些是示例性的,本發(fā)明不限于此。
基底可以是化學(xué)上均勻的材料,或者可以由核-殼結(jié)構(gòu)來(lái)表示,其中核在其表面上具有作為完整的殼或芯的一部分的反應(yīng)性氫氧化物,優(yōu)選氫氧化硅。在一個(gè)實(shí)施方案中,表面可以包括具有反應(yīng)性區(qū)域的區(qū)域,例如反應(yīng)性氫氧化物,以及不具有反應(yīng)性表面的其他區(qū)域,其中非反應(yīng)性區(qū)域如本文所述不被衍生化,從而允許表面被選擇性地修飾以允許多種官能。作為非限制性實(shí)例,表面可以具有衍生化區(qū)域和比衍生化區(qū)域的導(dǎo)電性更高或更低的其他區(qū)域。基底或基底的表面可以包含硅石;硅酸鹽,如石英;二氧化硅;或任意其他表面包含具有或被改性為具有反應(yīng)性羥基的硅。本發(fā)明允許使用大量不易被衍生化的市售材料,但現(xiàn)在可以將其衍生化以用于無(wú)數(shù)的應(yīng)用。
對(duì)于基底的形狀在此沒有特別的限制。具有包含反應(yīng)性硅烷醇的表面的基底可以位于表面積與體積之比相對(duì)較低的大元件上,例如晶片或整料,或者該表面可以是小顆粒,例如珠粒,其表面積與體積之比相對(duì)較高。較大的元件可能適用于固定應(yīng)用,而較小的顆??赡芨m用于涉及堆積的應(yīng)用或需要大的相對(duì)表面積的應(yīng)用?;卓梢允枪腆w或可以是多孔材料,其中間隙表面根據(jù)本發(fā)明任選地被衍生化。合適的表面的非限制性實(shí)例包括可拋光的硅晶片;玻璃,如堿石灰玻璃、浮法玻璃、拋光玻璃、蝕刻玻璃、拉制玻璃或硼硅酸鹽玻璃;石英等硅酸鹽;二氧化硅納米顆?;蚣{米材料;涂覆二氧化硅的表面;多孔二氧化硅;氣相二氧化硅;纖維,如玻璃纖維;二氧化硅柱;二氧化硅(siox)薄膜,例如厚度>1nm的薄膜;硅、硅酮和類似組成的顆粒。
微波能量是一種頻率范圍從300ghz到300mhz的射頻電磁波。典型的微波爐在2.45ghz下運(yùn)行,工業(yè)級(jí)烤箱通常在約915mhz下運(yùn)行。為了便于本發(fā)明的目的,選擇微波能量和頻率以對(duì)最佳頻率進(jìn)行優(yōu)化,其中所述頻率與反應(yīng)物的偶極矩匹配。分子的加熱速率通常隨著偶極矩增加,并且通過(guò)引入離子可以增加加熱速率。當(dāng)微波感應(yīng)電流從而導(dǎo)致導(dǎo)電材料作為熱源時(shí),預(yù)期導(dǎo)電基板將升溫。微波加熱來(lái)自三個(gè)來(lái)源:介電損耗、磁損耗和傳導(dǎo)損耗。當(dāng)微波穿透材料時(shí),微波被吸收在材料中,并轉(zhuǎn)化為熱量。介電損耗描述了由于材料的介電特性而導(dǎo)致的微波的吸收。傳導(dǎo)損耗是指材料中由電傳導(dǎo)引起的微波的吸收。磁損耗描述了由于材料對(duì)磁場(chǎng)的響應(yīng)而導(dǎo)致的微波吸收。在許多現(xiàn)有技術(shù)中報(bào)道了微波加熱的詳細(xì)描述和方程式,包括m.gupta和w.w.e.leong的microwavesandmetals(微波和金屬),wiley,2007。微波是一種有效的加熱方法,其將溫度和壓力提高到超過(guò)通常利用常規(guī)加熱方法所不能達(dá)到的溫度和壓力,并且在反應(yīng)物上實(shí)現(xiàn)加熱,而不需要熱量從反應(yīng)容器的外部滲透?;妆热芤焊旄行У丶訜?,因此固/液界面處的溫度可能高于溶液溫度?;准訜崛Q于諸如導(dǎo)電性等的材料性質(zhì),因此不是線性依賴的。這種基底加熱可以通過(guò)兩種方式催化單層的形成:首先是加速含羥基化合物與氧化物表面之間的縮合反應(yīng)。其次是去除先前被吸附在表面上的表面處的水、以及作為縮合反應(yīng)中的副產(chǎn)物而產(chǎn)生的水。
特別的優(yōu)點(diǎn)是形成單分子厚膜或單層而不改變或損害塊體材料的性質(zhì)(如尺寸、導(dǎo)電性和傳熱性質(zhì)),從而能夠選擇性地對(duì)表面反應(yīng)性或官能性進(jìn)行改性。當(dāng)表面改性化合物以(最佳地)緊密狀態(tài)基本上線性地遠(yuǎn)離表面延伸時(shí),假定并觀察到了這樣一種單層,其具有名義上為表面改性化合物長(zhǎng)度的厚度。
圖3-6示出了在各種表面上形成的材料和萃取后的水接觸角的結(jié)果。在對(duì)照物中,將基底在甲苯/十六烷中進(jìn)行微波輻射一定時(shí)間,或者使用不同的基底,將基底在室溫下浸入c8h17oh中過(guò)夜,不受微波能量的影響。測(cè)量作為微波時(shí)間的函數(shù)的水接觸角(wca),微波測(cè)試結(jié)果如圖3-6所示,其中在圖3中為天然氧化物基底,圖4中為熱氧化物基底,圖5中為堿石灰基底,圖6中為石英基底,這些圖都具有表示無(wú)表面衍生化的初始wca。
圖7示出了原子力顯微鏡(afm)研究,其中a和b是浸漬于1-辛醇中,微波輻射1分鐘(a)和30分鐘(b)之后具有100nm氧化物深度的干熱氧化物基底;c和d是浸漬于1-辛醇中,微波輻射1分鐘(c)和30分鐘(d)后的天然氧化物基底的圖像。c中的黑色“孔”大約為1nm深。對(duì)天然氧化物樣品的afm圖像的橫截面分析表明,黑點(diǎn)和淺灰色區(qū)域之間的高度差為約1nm,其代表辛醇長(zhǎng)度,從而表明辛烷延伸自表面。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中,可以實(shí)現(xiàn)雙層形成,其中表面改性化合物的一端從表面延伸,從而形成例如疏水性的表面。表面改性化合物或極性化合物的第二層可以形成第二層,其中疏水端與粘附到表面的表面改性化合物對(duì)齊,而另一層遠(yuǎn)離表面延伸。作為醇的非限制性實(shí)例,在雙層中取向的辛醇通過(guò)遠(yuǎn)離表面延伸的辛烷基團(tuán)而具有連接到表面的氧。1-辛醇的第二層將與遠(yuǎn)離表面延伸的醇基團(tuán)對(duì)齊,從而形成厚度為2~3nm厚的雙層。形成等效膠束的能力擴(kuò)展了本發(fā)明衍生化表面的材料操作。
圖8示出了作為不同濃度的具有式clsi(ch3)2c2h4c8f16cf3的1h,1h,2h,2h-全氟癸基二甲基氯硅烷(fddcs)的輻射時(shí)間函數(shù)的水接觸角。雖然不限于理論,但假設(shè)fddcs與水反應(yīng)以釋放氯化物,從而形成硅烷醇。在微波輻射期間,脫水在基底表面形成si-o-si鍵。如圖8所示,水接觸角隨著輻射時(shí)間和濃度的增加而增加,達(dá)到約為90°的表觀最大值。用fddcs衍生化的表面的x射線光電子能譜(xps)如圖9所示,該圖示出了乙烯基團(tuán)和全氟化基團(tuán)的存在。
圖10是在不同微波時(shí)間和不同放大倍數(shù)下,在甲苯(10mm)中用fddcs衍生化的表面的原子力顯微鏡(afm)圖像。可以看出,表面上的fddcs部分的延伸距離代表fddcs的長(zhǎng)度。
圖11提供了用1-丁醇、1-辛醇和1-十八烷醇衍生化的表面的afm圖像。在甲苯中使用10mm濃度的1-十八烷醇。在每種情況下,從基底表面到有機(jī)層的表面的距離大致代表用于將表面衍生化的醇的長(zhǎng)度。圖12中提供了相同實(shí)施例的xps光譜,其中確定表面上碳的量。底部的曲線是干凈的基底,其具有最低的碳峰。其上面的第二條曲線是1-丁醇,其具有較高的碳峰,但低于1-辛醇的碳峰。1-辛醇具有最高的碳峰。雖然不受理論約束,但據(jù)信,這是由于相對(duì)較好的質(zhì)量sam以及用1-十八烷醇相當(dāng)長(zhǎng)的碳鏈制備表面衍生物的過(guò)程限制。理想情況下,1-十八烷醇應(yīng)該是最高的碳峰,因?yàn)樗哂凶铋L(zhǎng)的脂肪鏈,但sams的低密度降低了碳峰。
微波產(chǎn)生是眾所周知的技術(shù),傳統(tǒng)的微波產(chǎn)生腔適用于本發(fā)明的示例。通常由銅制成的腔磁控管通常保持真空。陰極通過(guò)高功率dc帶負(fù)電,導(dǎo)致電子在陰極表面噴射,其中由于通過(guò)洛倫茲力施加到磁控管的永磁體,電子被吸引到外腔。當(dāng)電子接近空腔時(shí),它們以使其產(chǎn)生感應(yīng)諧振頻率的方式行進(jìn),并且該電場(chǎng)的一部分用連接到波導(dǎo)的短天線提取。
已經(jīng)參考優(yōu)選的實(shí)施方案對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述,然而本發(fā)明不限于此。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)實(shí)現(xiàn)本文中沒有具體闡述但是在本發(fā)明范圍內(nèi)的附加實(shí)施方案和改進(jìn),而這些實(shí)施方案和改進(jìn)在所附權(quán)利要求中更具體進(jìn)行了闡述。