[發(fā)明專利]一種確定微波部件金屬表面二次電子發(fā)射系數(shù)的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310060163.4
• 申請(qǐng)日: 2013-02-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103196932A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王瑞;崔萬(wàn)照;張娜;葉鳴;賀永寧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安空間無(wú)線電技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): G01N23/22
• 分類號(hào): G01N23/22
• 代理公司: 中國(guó)航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種確定微波部件金屬表面二次電子發(fā)射系數(shù)的方法，主要針對(duì)空間飛行器搭載的大功率微波部件，屬于空間特殊效應(yīng)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

微放電建立的必要條件之一是材料的二次電子發(fā)射系數(shù)大于1，降低二次電子發(fā)射系數(shù)能夠有效地抑制微放電效應(yīng)。通過(guò)表面處理方法增大微波部件金屬表面的粗糙度，在一定條件下粗糙表面對(duì)二次電子的產(chǎn)生具有“陷阱”作用。初始電子入射到金屬表面碰撞產(chǎn)生二次電子，由于二次電子的最可幾能量約在5eV左右，所以二次電子的能量遠(yuǎn)小于入射電子的能量，這些低能二次電子若在金屬表面的等效陷阱結(jié)構(gòu)內(nèi)，將再次與陷阱壁發(fā)生碰撞，能量進(jìn)一步損失。當(dāng)?shù)刃葳褰Y(jié)構(gòu)足夠深時(shí)，二次電子與陷阱壁發(fā)生多次碰撞，使得最終出射陷阱口面的二次電子大幅度減少，低于未處理的金屬表面的二次電子發(fā)射系數(shù)，達(dá)到抑制微放電效應(yīng)的目的。準(zhǔn)確獲得經(jīng)過(guò)表面處理后的實(shí)際金屬表面的二次電子發(fā)射系數(shù)是準(zhǔn)確評(píng)價(jià)微放電抑制效用的關(guān)鍵。

現(xiàn)有技術(shù)多是通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量得到不同材料表面的二次電子發(fā)射系數(shù)，進(jìn)而利用這些二次電子發(fā)射現(xiàn)象設(shè)計(jì)微波部件或設(shè)備，另有部分確定金屬表面二次電子發(fā)射系數(shù)的方法存在以下不足：

1)缺乏處理實(shí)際金屬非規(guī)則粗糙表面的手段，僅針對(duì)表面存在規(guī)則矩形槽、三角槽的金屬表面計(jì)算二次電子發(fā)射系數(shù)。

2)忽略了金屬表面粗糙度對(duì)電子造成的“陷阱”效應(yīng)，認(rèn)為電子與金屬表面僅發(fā)生一次碰撞，計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)誤差較大。

隨著空間飛行器向大功率方向發(fā)展，確定微波部件金屬表面二次電子發(fā)射系數(shù)對(duì)微波部件的微放電閾值的精確預(yù)測(cè)和抑制技術(shù)抑制微放電的效果評(píng)估具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)解決問(wèn)題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種確定微波部件金屬表面二次電子發(fā)射系數(shù)的方法，在保證精度的前提下，不關(guān)心初始電子進(jìn)入金屬后與金屬固體原子的作用過(guò)程，只研究電子入射金屬后出射電子的方向、能量、個(gè)數(shù)，直接獲得電子碰撞金屬表面后產(chǎn)生的二次電子，結(jié)合等效陷阱結(jié)構(gòu)分布密度處理方法，得到任意表面形貌的金屬表面的二次電子發(fā)射系數(shù)。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

一種確定微波部件金屬表面二次電子發(fā)射系數(shù)的方法，步驟如下：

(1)設(shè)定入射電子的初始能量為E_p，入射角度為θ_p；

(2)改變?nèi)肷潆娮拥某跏寄芰縀_p，統(tǒng)計(jì)不同入射能量下的出射電子數(shù)目，獲得平滑金屬表面的二次電子發(fā)射系數(shù)δ_flat；

(3)通過(guò)微觀形貌分析儀器對(duì)金屬表面進(jìn)行微觀形貌分析，獲得金屬表面的二維表面形貌圖和二維剖面圖，得到金屬表面等效陷阱結(jié)構(gòu)的深度H，分布密度P和深寬比H/W；

(4)在每個(gè)等效陷阱結(jié)構(gòu)內(nèi)對(duì)每次碰撞產(chǎn)生的二次電子進(jìn)行軌跡追蹤，由步驟(3)中的深寬比H/W和深度H建立邊界條件，判斷產(chǎn)生的二次電子發(fā)生了再次碰撞、被陷阱壁吸收或者逃逸出陷阱口成為陷阱結(jié)構(gòu)出射的二次電子，最后統(tǒng)計(jì)得到陷阱結(jié)構(gòu)口面的二次電子發(fā)射系數(shù)δ_hole；

(5)結(jié)合步驟(3)中的等效陷阱結(jié)構(gòu)分布密度P，步驟(2)中平滑金屬表面的二次電子發(fā)射系數(shù)δ_flat，任意表面形貌的金屬表面的二次電子發(fā)射系數(shù)δ_SEY為：δ_SEY＝Pδ_hole+(1-P)δ_flat。

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°)。

所述步驟(2)中改變?nèi)肷潆娮拥某跏寄芰縀_p，統(tǒng)計(jì)不同入射能量下的出射電子數(shù)目，獲得平滑金屬表面的二次電子發(fā)射系數(shù)δ_flat，具體為：