空间材料二次电子发射过程的理论研究

航天器充放电效应故障大多都会引起卫星灾难性事故,对航天器在轨安全运行产生较大的影响。空间材料的二次电子发射系数是决定卫星表面带电速率和充电平衡电位水平的重要材料特征参数,对于卫星表面带电的预测及卫星带电设计选材具有重要的意义。基于蒙特卡洛方法,从理论上分析了材料二次电子的产生、转移及逃逸过程,获得了材料二次电子发射系数的计算方法。实验结果表明该方法能较好地拟合材料二次电子发射系数随入射电子能量的变化趋势,为航天器充放电效应数值模拟和防护设计提供数据支持。     

空间材料二次电子发射特性测试

空间材料的二次电子发射系数是表征航天器表面充电状态的重要参数 ,对于卫星表面带电的预测及卫星防带电设计选材具有重要的作用。为了测量空间材料二次电子发射特性 ,研制了专门的测试装置。介绍了该实验装置的主要结构、性能及技术指标等 ,通过应用计算机数据采集系统 ,并研制专门的数据处理软件 ,提高了装置的自动测量能力。实验说明 ,该装置用于空间材料的二次电子发射特性测试中测量方便、准确     

介质材料带电对二次电子发射影响的研究

航天器充放电效应故障大多都会引起卫星灾难性事故,对航天器在轨安全运行产生较大的影响。二次电子发射系数是决定卫星表面带电速率和充电平衡电位水平的重要材料特征参数。研究介质材料表面带电对二次电子发射影响的理论模型,分析表面正电位激发和负电位阻挡效应,并给出计算结果,为航天器充放电效应数值模拟和防护设计提供数据支持。     

抑制多级降压收集极二次电子发射的研究进展

简述了热解石墨、高纯各向同性石墨和无氧铜材料的二次电子发射特性,以及离子束表面改性对二次电子发射特性的影响。分析表明热解石墨和高纯各向同性石墨的二次电子发射系数均明显低于无氧铜的二次电子发射系数,并且通过离子束表面改性后二次电子发射系数能够得到进一步的降低。同样的,离子束表面改性后的无氧铜的二次电子发射系数也得到一定的降低,并且还有很大的发展空间。     

二次电子发射系数的光电测试方法研究

采用电子枪产生的电子进行材料二次电子发射系数的测量与研究,该方法由于实现过程较为复杂且很难获得微小流量入射原电子等限制了其应用。故采用紫外激发金属锌获得入射原电子的方法,利用高压电源和静电计,实现了材料二次电子发射系数的精确测量。在电子倍增器中分别测试单级打拿极二次电子发射系数和倍增器增益,比较后获得了材料二次电子发射系数精确测量的方法。利用该方法,研究了氧化镁材料的二次电子发射性能,得到了基于氧化镁发射材料的电子倍增器增益。     

掺硼金刚石薄膜二次电子发射特性的研究

掺硼金刚石薄膜具有负电子亲和势和良好的电子运输性能且容易制备,作为冷阴极材料在图像显示技术和真空技术等方面都有着巨大的应用价值,引起人们的注意.从二次电子发射的机理以及影响二次电子发射系数的因素等方面,对如何利用MPCVD法制备出高二次电子发射系数的掺硼金刚石薄膜进行了综述.论述表明通过合适的工艺条件,对薄膜表面进行适当的处理,是可以制备出高二次电子发射系数的阴极用金刚石薄膜的.     

工艺参数对Ar~+改性无氧铜表面形貌及二次电子发射的影响

为了降低材料的二次电子发射系数,本文对高导电无氧铜(OFHC,简称无氧铜)进行离子束表面改性处理,并研究其最优工艺条件,重点考查了温度、时间等工艺参数对表面形貌以及二次电子发射系数(δ)的影响。利用扫描电镜、能谱仪等对表面形貌及成分进行分析并在此基础上对改性后样品的表面形貌形成机理进行了初步探讨。实验得出最佳工艺为:在600℃下离子束改性处理1 h。该参数下处理的无氧铜样品的二次电子发射系数降低63.5%。     

低能原电子下形状因子对金属曲面二次发射系数的影响

提出金属曲面二次电子发射的形状因子概念,并从理论上论述了形状因子对曲面二次电子发射系数的影响。从半经验理论出发,推导出低能原电子入射下,金属曲面二次发射系数与入射角的近似关系,并结合曲面形状,得到形状因子一般表达式,进而求出金属曲面的二次发射系数。以圆柱曲面为例,计算其形状因子和低能入射下其二次发射系数,并用实验数据证明了该理论的正确性,最后对结果进行了讨论,得到如下结论:在低能原电子入射情况下,金属曲面二次发射系数为金属材料二次发射系数与形状因子相乘所得。     

基于负偏压收集极的绝缘体二次电子发射系数测量

建立了一个主要由单把脉冲电子枪和一个二次电子收集极构成的测量装置用于室温下绝缘体二次电子发射系数的测量。通过给收集极设定负偏压,本文提出了一种新的电荷中和方法,有效地中和了在测量过程中累积在样品表面的电荷。采用双通道示波器对二次电子电流和样品电流进行了测量,根据相应脉冲电流的峰值确定了样品的二次电子发射系数。成功测量了尼龙样品的二次电子发射系数与一次电子能量的关系曲线,并与文献测量结果进行了比较,结果表明本文的测量装置和测量方法简单易行。     

离子轰击MgO薄膜二次电子发射的研究

氧化镁因其二次电子发射系数高、抗溅射能力强等优异的性能,广泛应用于平板显示器等电子器件中,其二次电子发射性能有重要的研究价值。介绍了离子轰击下氧化镁薄膜发射的二次电子的典型测量装置及相关研究结论,总结了离子轰击下氧化镁薄膜二次电子的发射特性,同时对离子轰击的材料产生的二次电子发射的研究提出了建议。脉冲中和法比较适用于离子轰击下的氧化镁薄膜的二次电子发射的测量;不同晶面的MgO薄膜的二次电子发射系数不同,（111）晶面最高;低能离子入射情况下,二次电子的能量分布与离子类型无关。     

离子束表面处理抑制空间行波管多级降压收集级二次电子发射的研究

设计了一台抑制空间行波管多级降压收集极二次电子发射的、专用离子束处理设备.研究了Mo 原子沉积速率对二次电子发射系数和表面织构的影响.无氧铜片基底上的试验结果表明,二次电子发射系数与Mo原子的沉积速率和表面织构密切相关.处理过程中基底温度起着重要作用.采用优化工艺得到的二次电子发射系数最大值下降到0.65,低于未经处理无氧铜基片的一半.初步试验表明,采用离子处理的多级降压收集极后,K和Ka 波段的行波管的整管效率获得明显提高.     

中国散裂中子源(CSNS)真空系统研制

中国散裂中子源(CSNS)将提供能量为1.6Ge V、功率为100k W的短脉冲质子束,以25Hz的重复频率撞击固体金属靶,产生散裂中子。散裂中子源是一个多学科平台,可以进行物理、化学、生物学和材料科学研究。本文描述了CSNS真空系统各个部分的结构特点、技术要求、设计方案和实验结果。通过金属化法和玻璃粘结法分别完成了四极陶瓷真空盒和二极陶瓷真空盒样机的研制。经过测试,陶瓷真空盒样机的机械尺寸、抗拉强度和真空性能达到了设计指标。另外,为了减小二次电子发射系数,在陶瓷真空盒内表面用磁控溅射法镀氮化钛,通过小样品测试了氮化钛膜的厚度、成分、二次电子发射系数和附着强度。目前,CSNS真空系统大部分设备和部件已投入批量生产,2014年10月中旬开始安装,2018年CSNS达到国家验收指标。     

一个新的测量二次电子发射系数的实验方法

本文提出了测量二次电子发射系数的一种新方法-三枪连续脉冲法。这种方法可以用来测定各种金属、介质、半导体、晶体等材料的全能量范围二次电子、发射系数δ。介绍了三枪连续脉冲的原理和实验装置。并给出了用三枪连续脉冲法测量DKDP电光晶体的全能量范围二次电子发射系数。结果表明DKDP晶体的二次电子发射系数与一般介质的二次电子发射系数差不多。还给出了以镍为基底和以DKDP晶体为基底的发射介质膜〔ZnS〕~5+〔MgF_2〕~4的二次电子发射系数。结果表明,基底不同,反射介质膜的电子发射系数也不同。对相同基底的反射介质膜〔ZnS〕~5+〔MgF_2〕~4的二次电子发射系数测量表明它既不同于ZnS也不同于MgF_2的二次电子发射系数。     

木星磁场对航天器表面充电的影响分析

木星具有太阳系行星中最强的磁场,而磁场会通过磁限制作用以及叠加动生电场对航天器表面充电情况造成影响。本文以木星高充电区域之极轨为研究对象,采用SPIS软件模拟研究了木星磁场对航天器表面充电危险性的影响。研究结果表明:低轨区域由于二次电子在磁场中的回旋半径很小,二次电子发射会受到抑制作用,造成充电更加恶劣,但是差分电势变化并不显著,而高轨道区域则由于回旋半径很大,未对充电情况造成明显影响,此时由于势垒的存在造成了太阳电池帆板充电的缓和;动生电场的存在,则会造成导体材料充电更加恶劣,其充电电位的变化除导体自由电荷移动所产生的动生电势外,还包括材料收集电荷移动所产生的额外电势,因此模拟仿真结果与理论计算值差别较大,此外动生电场还造成了太阳电池帆板上电势梯度的增加,增加了相邻电池贴片缝隙的放电风险。     

二次电子发射测试设备

材料的二次电子发射现象是1899年科学家坎贝尔发现的,至今已有80多年的历史了。二次发射现象在工业生产和科学研究上有重要的应用,在许多电子器件和仪器中都利用了这一现象,如在电子倍增器,磁控管,和存贮管中,以及在扫描电镜,电子束焊机中。但是,如果对二次发射现象处理不当,就会引起表面带电,甚至造成电击穿。如在高压电真空器件中的击穿、卫星表面的带电击穿等,造成严重的后果。因此,几十年来对二次电子发射的研     

Re掺杂对W丝阴极二次电子发射的影响

为了提高纯W丝阴极的二次电子发射系数(δ),在W粉中掺杂不同比例的Re粉。将混合好的W-Re粉制备在W片表面,经高温烧结后测量其二次电子发射系数。实验结果显示Re掺杂合金阴极能够提高纯钨丝阴极的δ。不同掺杂Re的W-Re合金阴极对提高二次电子发射系数的能力不同,掺杂5(质量比)%Re的W-Re合金阴极的二次电子发射系数最大,其最大二次电子发射系数(δm)值为1.8,相比于未掺杂的纯钨粉烧结阴极的δm,能够提高80%。     

材料二次电子发射特性对表面充电过程影响的数值模拟研究

使用PIC方法,实现了地球同步轨道恶劣亚暴环境材料表面充电过程的数值模拟。从最大二次电子发射系数δm和δm对应的能量Em这2个方面,比较了不同二次电子发射特性下表面充电过程及最终平衡电位的异同。     

高精度材料二次电子产额测试装置的设计与研究

粒子加速器中,带电粒子与真空室内壁碰撞产生的二次电子是影响束流品质的重要原因之一,特别在正电子和质子加速器中,真空室内壁在粒子轰击下产生大量二次电子,这些二次电子聚集形成电子云,对束流的稳定性、能量、发射度、寿命等均造成不利影响。因此,研究加速器真空室常用金属材料的二次电子发射(SEE)特性很有必要。本文设计了一台高精度材料二次电子产额(SEY)测量装置,采用能量范围为50~5000e V的低能电子枪,可用于测量材料的二次电子产额。通过测试,获得了不锈钢和无氧铜的SEE特性曲线,不锈钢与无氧铜的最大二次电子产额分别为2.5和1.82,与国际上采用相同测试方法的测试结果基本一致。     

伴有二次电子发射的磁化等离子体鞘层结构特性

建立了包括电子、离子以及器壁发射二次电子的磁化等离子体鞘层流体模型,采用四阶龙格库塔法数值研究了伴有二次电子发射的磁鞘结构特性。模拟结果显示二次电子发射对于弱磁等离子体鞘层中的离子密度影响较大,而对于磁场较强的等离子体鞘层,鞘层中离子密度分布主要由磁场来决定。磁场的存在可以促进器壁电子的发射,磁场的增加或二次电子发射系数的增加都将使得鞘层厚度的减小,同时将导致沉积到器壁的离子动能流发生变化,从而直接影响器壁材料的性能。     

大气贮存对激光刻蚀铜二次电子发射的影响北大核心CSCD

粒子加速器的工作性能受电子云效应的严重影响,二次电子产额(Secondary electron yield,SEY)是评判电子云效应的重要参数。利用激光刻蚀技术加工真空室内表面可以有效抑制真空室内二次电子发射,缓解电子云效应。无氧铜材料凭借其高电导率、高热导率和良好的辐射屏蔽性能成为建造新一代粒子加速器真空室的首选材料。由于粒子加速器真空室的建造周期长,在其制造、安装、调试过程中,刻蚀部件将不可避免地面临长期储存的问题。为研究大气贮存对刻蚀部件二次电子发射的影响,文章采用激光刻蚀技术对无氧铜材料进行表面处理,测试并分析刻蚀前后样品的表面特性与SEY。在样品贮存期间,定期对刻蚀样品进行SEY测试。结果表明,随着贮存时间的延长,刻蚀无氧铜的SEY逐渐升高。表面化学状态的变化是造成SEY上升的主要原因。文章将为未来加速器的真空室表面处理提供一种可行方法,为激光刻蚀部件的贮存方法提供实验支撑。