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。     

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     

航天器表面材料二次电子发射特性研究

航天器在轨表面入射离子、电子产生的二次发射电子流随二次电子发射系数的变化而变化,通过建模仿真对二次电子发射系数对充电电流、充电电位的影响进行验证。通过对航天器用表面材料ITO(Indium tin oxide,氧化铟锡)膜二次发射电子系数测试,测试结果与标准参数基本一致;测试结果表明,二次电子发射系数与材料厚度相关,且随着材料厚度的增加二次电子发射系数减小,因此可以通过改变航天器表面材料厚度的方式影响表面材料的二次电子发射系数,从而控制航天器表面材料的带电状态。     

电推进等离子体对航天器充放电效应的影响研究

电推进具有高比冲及低推进剂消耗等优点,被广泛用作地球同步轨道卫星南北位置保持和深空探测等任务的主推进系统。而电推进在轨工作产生的等离子体与地球同步轨道上的空间等离子体的特性截然不同,导致卫星的充放电过程更加复杂,影响卫星在轨安全运行。为此,电推进等离子体对航天器的影响是进行卫星电推进系统设计时需要关注的问题。主要讨论电推进羽流对航天器表面带电的影响,从理论研究、仿真模拟和地面试验三个方面对电推进系统对航天器表面充放电效应的研究进展进行了分析总结,最后对如何有效分析电推进等离子体羽流特性及其对航天器表面带电的影响的研究途径进行了展望。     

正带电绝缘膜发射的二次电子的轨迹与返回特性

绝缘膜正带电现象在集成电路芯片低能电子束检测方面具有可以利用的前景。采用简化的表面电位分布模型 ,通过数值方法计算了二次电子从正带电绝缘膜表面发射后的运动轨迹 ,分析了初始条件和电位分布形态对轨迹特性的影响。在轨迹计算和考虑二次电子发射概率分布的基础上得到了二次电子受局部电场作用而返回表面时的最大初始动能、分布规律 ,提出了通过简单的一维势垒模型来确定二次电子返回率的方法 ,为分析电子束照射绝缘膜时正带电效应所产生的二次电子信号衬度现象奠定了基础     

正带电绝缘膜发射的二次电子的轨迹与返回特性

绝缘膜正带电现象在集成电路芯片低能电子束检测方面具有可以利用的前景。采用简化的表面电位分布模型，通过数值方法计算了二次电子从正带电绝缘膜表面发射后的运动轨迹，分析了初始条件和电位分布形态对轨迹特性的影响。在轨迹计算和考虑二次电子发射概率分布的基础上得到了二次电子受局部电场作用而返回表面时的最大初始动能、分布规律，提出了通过简单的一维势垒模型来确定二次电子返回率的方法，为分析电子束照射绝缘膜时正带电效应所产生的二次电子信号衬度现象奠定了基础。     

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     

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。     

SMILE卫星表面电位特性分析

SMILE卫星在轨科学探测为大倾角椭圆轨道,在轨将遭遇多种等离子体环境,卫星表面带电状态将影响卫星在轨安全性和科学探测任务。在有限元建模的基础上,利用SPIS(Spacecraft Plasma Interaction System)软件仿真和评估了SMILE卫星在轨表面带电特性。仿真结果显示,卫星在不同环境下的表面充电电位存在差异,但不会影响科学载荷的数据获取。通过分析各种等离子体环境下充电电流,发现二次电子发射电流和光照区光电流对卫星表面充电起主导作用。卫星表面ITO膜阻值对卫星电位产生影响。     

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。     

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。     

Surface morphology control of polymer films by electron irradiation and its application to superhydrophobic surfaces

A simple and controllable one-step method to fabricate superhydrophobic surfaces on poly(tetrafluoroethylene) (PTFE) films is developed on the base of electron irradiation. When the thickness of PTFE films is higher than the penetration depth of electron beams, electrical charging occurs at the surface of the films because of the imbalance between the accumulation of incident electrons and the emission of secondary electrons. Local inhomogeneity of charge distribution due to this electrical charging results in the nonuniform decomposition of PTFE molecular bonds. As electron fluence increases, surface morphology and surface roughness of the films are dramatically changed. An extremely rough surface with micrometer-sized pores is produced on the surface of PTFE films by electron irradiation at a fluence higher than 2.5 × 10(17) cm(-2).Because of high surface roughness, the irradiated PTFE films exhibit superhydrophobic property with a water contact angle (CA) greater than 150° at fluences ranging from 4 × 10(17) to 1 × 10(18) cm(-2). The surface morphology and corresponding water CA can be controlled by simply changing the electron fluence. This electron irradiation method can be applicable to the fabrication of superhydrophobic surfaces using other low-surface-energy materials including various fluoropolymers.     

Ion-induced secondary electron emission from MgO and Y2O3 thin films

We report a detailed study of the electron emission from MgO and Y₂O₃ induced by the impact of 0.1-1 keV Ar⁺ ions. The mechanisms of ion-induced secondary electron emission from oxides are far less understood because charging of the target surface during ion irradiation prohibits the precise measurement of electron yield. For this study, targets were prepared by depositing 20 nm thick films of MgO and Y₂O₃ on the semi-conducting SnO₂ substrate, which helps in charge neutralization. Additionally, a pulsed ion beam was used to further reduce the surface charging. It was found that the electron yield of both targets increases with energy of the ion. However, at a given ion energy the electron yield of Y₂O₃ was larger than MgO. Another important result of this study is that the electron emission from these large band gap insulators did not show any threshold effect, in contrast to the metal targets. It may be due to local reduction of the band gap through electron promotion processes. In addition, a Monte Carlo program was used to calculate the yield of secondary electrons excited by projectile ions, recoiling target atoms and electron cascades, and average escape depth of the secondary electrons emitted from the MgO and Y₂O₃ thin films.     

卫星尾迹带电数值模拟研究

基于运行于低轨道"冷稠"等离子体环境中的卫星可以在其尾部形成电子和离子浓度不等量的尾迹,尾迹效应可严重影响卫星的表面不等量带电。因此,在分析卫星尾迹效应物理机制的基础上,建立了尾迹效应的二维简单计算模型,利用PIC(particle-in-cell)方法编制二维模拟程序,计算了不同尺寸卫星的尾迹电位分布和高能电子注入下的卫星尾迹电位分布,从而得到了卫星尾迹带电和卫星尺寸及高能电子注入之间的关系。     

A study on the secondary electron emission from Na-ion-doped MgO films in relation to the discharge characteristics of plasma display panels

Using a sol-gel precursor, Na-ion-doped MgO was prepared and applied to alternative current plasma display panels (ac-PDP). The cathodoluminescence spectra showed that the F⁺ center was increased as the concentration of Na⁺ was increased. Numerous pores were found on the printed MgO surface and seemed to give higher memory margin of ac-PDP compared to an electron beam-evaporated MgO film. All doped MgO showed higher secondary electron emission than printed pure MgO, likely owing to the O defect states of MgO. In addition, this result indicated the operational memory margin of the ac-PDP was directly proportional to the grade of surface charging.