[發明專利]一種基于三維微結構降低二次電子發射的方法

有效

• 申請號: 202110662115.7
• 申請日: 2021-06-15
• 公開（公告）號: CN113506968B
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發明（設計）人: 李韻;謝貴柏;苗光輝;王君峰;李小軍;李斌
• 申請（專利權）人: 西安空間無線電技術研究所
• 主分類號: H01P3/16
• 分類號: H01P3/16;H01P11/00;B22F10/20;B33Y10/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 臧春喜

本發明公開了一種基于三維微結構降低二次電子發射的方法，包括：確定微波部件中沿電磁場傳輸通道方向的待降低二次電子發射表面；確定三維深度微結構加載區域；采用金屬絲構成相交且尾端位于同一平面上的簇形結構；將簇形結構周期性首尾相連，兩兩編織，構成微結構單元；采用3D打印工藝，在三維深度微結構加載區域逐層加工制備微結構單元，形成三維深度微結構。本發明通過三維堆疊金屬絲材料，在空間中形成三維深度微結構，實現二次電子發射的強抑制；同時在電磁場傳輸通道中控制微結構單元的表面投影尺寸大小，最小化對電性能的影響，最終實現不影響電性能的二次電子發射強抑制的三維深度微結構，具有物理結構穩定、與器件結合度優異等優點。

技術領域

本發明屬于空間微波技術領域，尤其涉及一種基于三維微結構降低二次電子發射的方法。

背景技術

當星載大功率微波部件在空間環境中發生微放電時，會導致微波部件表面損壞、功率損耗、信號惡化等，甚至引發氣體放電等災難性硬故障，導致衛星在軌失效。已有研究表明，降低金屬微波部件表面二次電子發射時，將有利于提高微波部件微放電閾值，顯著提高星載大功率微波系統可靠性，具有廣泛的應用前景。

降低二次電子發射的方法主要分為物理方法和化學方法。物理方法通過優選介質材料的二次電子發射系數，并在微波部件表面加載低二次電子發射材料實現微波部件二次電子發射的降低；化學方法通過在微波部件表面通過化學腐蝕、微圖形光刻等工藝形成多孔結構，以降低二次電子發射。

上述現有的降低二次電子發射的方法主要存在如下問題：物理方法的局限性主要在于介質材料與金屬微波部件的結合度受限；化學方法的局限性主要在于損耗的增加、電性能和其他性能的惡化等。

發明內容

本發明的技術解決問題：克服現有技術的不足，提供一種基于三維微結構降低二次電子發射的方法，通過三維堆疊金屬絲材料，在空間中形成三維深度微結構，實現二次電子發射的強抑制；同時在電磁場傳輸通道中控制微結構單元的表面投影尺寸大小，最小化對電性能的影響，最終實現不影響電性能的二次電子發射強抑制的三維深度微結構，具有物理結構穩定、與器件結合度優異等優點。

為了解決上述技術問題，本發明公開了一種基于三維微結構降低二次電子發射的方法，包括：

確定微波部件中沿電磁場傳輸通道方向的待降低二次電子發射表面；

確定微波部件中的三維深度微結構加載區域；

采用金屬絲構成相交且尾端位于同一平面上的簇形結構；將簇形結構周期性首尾相連，兩兩編織，構成微結構單元；

采用3D打印工藝，在三維深度微結構加載區域逐層加工制備微結構單元，形成三維深度微結構，實現二次電子發射的有效降低。

在上述基于三維微結構降低二次電子發射的方法中，確定微波部件中沿電磁場傳輸通道方向的待降低二次電子發射表面，包括：

根據麥克斯韋方程組與微波部件電磁邊界條件，求解得到微波部件中沿電磁場傳輸方向上任意位置p的電磁場幅度分布p(E,H)；其中，E表示電場幅度，H表示磁場幅度；

根據電場分布得到電場幅度最大值E_m的位置p₁，以p₁為中心，以電場幅度在p₁周圍區域下降至處為邊界，得到微波部件表面上的投影區域A；

確定待降低二次電子發射表面為包含投影區域A的規則表面區域。

在上述基于三維微結構降低二次電子發射的方法中，三維深度微結構加載區域為：以待降低二次電子發射表面為底面，向微波部件外側延伸深度d₀的三維空間區域。

在上述基于三維微結構降低二次電子發射的方法中，