[發明專利]一種確定微波部件金屬表面二次電子發射系數的方法

有效

• 申請號: 201310060163.4
• 申請日: 2013-02-26
• 公開（公告）號: CN103196932A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 王瑞;崔萬照;張娜;葉鳴;賀永寧
• 申請（專利權）人: 西安空間無線電技術研究所
• 主分類號: G01N23/22
• 分類號: G01N23/22
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

1.一種確定微波部件金屬表面二次電子發射系數的方法，其特征在于步驟如下：

(1)設定入射電子的初始能量為E_p，入射角度為θ_p；

(2)改變入射電子的初始能量E_p，統計不同入射能量下的出射電子數目，獲得金屬表面的二次電子發射系數δ_flat；

(3)通過微觀形貌分析儀器對金屬表面進行微觀形貌分析，獲得陷阱結構表面的二維表面形貌圖和二維剖面圖，得到金屬表面陷阱結構的深度H，分布密度P和深寬比H/W；

(4)由步驟(3)中的深寬比H/W和深度H建立邊界條件，對每次碰撞產生的二次電子進行軌跡追蹤，判斷產生的二次電子發生了再次碰撞、被金屬壁吸收或者逃逸出等效陷阱之后成為陷阱結構出射的二次電子，最后統計得到陷阱結構口面的二次電子發射系數δ_hole；

(5)結合步驟(3)中的陷阱結構分布密度P，步驟(2)中平滑金屬表面的二次電子發射系數δ_flat，任意的實際金屬表面的二次電子發射系數δ_SEY為：δ_SEY＝Pδ_hole+(1-P)δ_flat。

2.根據權利要求1所述的一種確定微波部件金屬表面二次電子發射系數的方法，其特征在于：所述入射電子的初始能量E_p的取值范圍為(0eV，2500eV)，入射角度θ_p的范圍為(0，90°)。

3.根據權利要求1所述的一種確定微波部件金屬表面二次電子發射系數的方法，其特征在于：所述步驟(2)中改變入射電子的初始能量E_p，統計不同入射能量下的出射電子數目，獲得平滑金屬表面的二次電子發射系數δ_flat，具體為：

有N個初始電子具有初始能量E_p，N為正整數，每個入射電子每次與平滑金屬表面發生碰撞，生成(0，1)區間內均勻分布的隨機數u，如果隨機數u滿足u＜ε(E_p，θ_p)，則入射電子與金屬碰撞后發生彈性背散射；如果隨機數u滿足u＜ε(E_p，θ_p)+η(E_p，θ_p)，則入射電子與金屬碰撞后發生非彈性背散射；其他情況下則入射電子與金屬碰撞后將發射本征二次電子；ε(E_p，θ_p)為彈性背散射系數，η(E_p，θ_p)為非彈性背散射系數，且：

ϵ(Ep,θp)=ϵ(Ep)cosθp·C21-cosθp]]>

η(Ep,θp)=η(Ep)cosθp·C11-cosθp]]>

其中，C₂＝0.89·[ε(E_p)/ε(E_p)+η(E_p)]，C₁＝0.89η(E_p)/ε(E_p)+η(E_p)；ε(E_p)和η(E_p)分別為垂直入射情況下的彈性背散射系數和非彈性背散射系數，有：

ϵ(Ep)=0.031+Z·Ep/50+0.071+4Ep/Z2]]>

η(Ep)=7.8×103(1-3×10-5·Ep)·Ep0.56·exp(-(Ep300+175Z)0.7)]]>

Z是原子序數。

當碰撞產生彈性背散射電子時，出射電子個數N′為1，出射能量等于初始電子入射能量E_p，出射方向滿足鏡面反射條件；

當碰撞產生非彈性背散射電子時，出射電子個數N″與彈性背散射相同仍為1，出射方向也與彈性背散射相同，出射電子的能量為E_b＝E_p·G_b(u)，概率函數Gb(u)=α-1/nb(arccos(1-β·u))1/nb,]]>其中β＝1-cosα，α=π·0.9nb,]]>n_b＝1.5，u為在(0，1)區間內服從均勻分布的隨機數；

當碰撞產生本征二次電子時，出射電子的個數N″′服從泊松分布函數P_n(E_p，θ_p)＝(e^-λ·λ^N″′)/N″′！，λ＝δ(E_p，θ_p)/(1-ε(E_p，θ_p)-η(E_p，θ_p))，N″′的取值范圍是(0，+∞)，將N″′的每一個取值代入泊松分布函數中，求出相應的概率，當發生產生本征二次電子的碰撞時，生成在(0，1)區間服從均勻分布的隨機數u，根據u的取值查找對應的概率，進而得到此時該概率對應的出射電子個數N″′，本征二次電子的能量為E_se＝E_remain·G_s(u)，概率函數G_s(u)為

Gs(u)=(2π·arctan(tan(π2·Xcs)·tan(π2·u)))1/1.96]]>

其中，X_cs＝X_c/(0.9+1.1·X_c)，Xc=4·(5.8-e-Etranc/4)/Etranc,]]>

Etrunc=Eremain,if(Eremain>1eV)1,otherwise]]>

本征二次電子的出射極角滿足余弦分布，方位角在0至2π之間滿足均勻分布，對于第一個本征二次電子，有E_remain(first)＝E_p，從第二個開始，依次有E_remain＝E_remain(previous)-E_se(previous)，出射電子的總能量始終小于初始電子入射能量，滿足能量守恒定律。

出射電子個數N′+N″+N″′與入射電子個數N之比就是每個入射電子初始能量E_p對應的平滑金屬表面二次電子發射系數δ′_flat，改變入射電子的初始能量E_p，統計不同入射能量下的出射電子數目，獲得平滑金屬表面的二次電子發射系數δ_flat。