高能粒子加速器中的次级电子倍增效应导致电子云的形成。电子云的不利影响包括动态压力上升、横向发射度增大、低温真空系统中的热负载以及束流损失。因此，电子云是现代高能加速器实现高品质束流的主要限制。在众多抑制电子云的措施中，在真空室表面沉积一层具有低二次电子产额的薄膜被认为是最有效的方案之一。在国内首先对无定形碳、类金刚石和石墨烯薄膜三种碳系材料的二次电子发射特性进行了测试和研究。论文的主要研究内容及结果包括:
　　1.使用自主搭建的直流磁控溅射制备了无定形碳薄膜。通过改变溅射参数来研究了不同溅射条件对无定形碳薄膜的二次电子发射特性的影响。结果发现无定形碳薄膜的最大二次电子产额δmax都小于1.2，且随溅射功率的增加而降低。通过扫描电子显微镜、原子力显微镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪和拉曼光谱对材料的表征得出，无定形碳薄膜二次电子发射降低的原因主要是粗糙度的增加和sp2杂化含量的增加。并通过无定形碳/钛复合薄膜的方法，进一步改善了无定形碳薄膜的二次电子发射性能(δmax≈1);
　　2.对等离子增强化学气相沉积法制备的不同厚度的类金刚石薄膜的二次电子发射特性进行了详细研究，发现其最大二次电子产额δmax在1.5左右。并且分析了不同入射电子密度条件下，膜层二次电子产额的变化。使用扫描电子显微镜、原子力显微镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪和拉曼光谱对材料的表面形貌、平均粗糙度和化学组成进行了分析。类金刚石薄膜二次电子发射较高的原因主要是表面非常光滑、粗糙度仅有0.38-0.62nm和其中占据主导地位的高sp3杂化键导致的。为类金刚石薄膜在抑制电子云的应用提供了强有力的支持;
　　3.对不同层数的铜基石墨烯薄膜进行了二次电子发射特性测试。发现铜表面在沉积了3-5层、6-8层石墨烯后最大二次电子产额由1.8分别降低至1.39和1.28。表明多层石墨烯能够有效地抑制二次电子发射。薄膜的最大二次电子产额随着层数的增加而降低。并且使用扫描电子显微镜和拉曼光谱仪对所研究的多层石墨烯材料进行了微观形貌和化学组成及质量方面的探究。发现多层石墨烯有褶皱状表面，有利于捕获二次电子降低二次电子发射。最后对铜基石墨烯降低铜衬底的二次电子发射的机理进行了分析。
　　综上所述，本研究在很大程度上提高了真空表面镀碳系薄膜处理对缓解电子云效应技术的认识，为新一代高能加速器中的电子云抑制工作提供了材料方案和实验依据。