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。     

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。     

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。     

抑制二次电子发射方法的研究

电介质和金属表面被激发出来的二次电子(Secondary electron emission,SEE)可以显著地改变该表面附近的电势分布和通量.在一些情况下,如电子束焊机、扫描电子显微镜、透射式电子显微镜、电子衍射仪、俄歇电子能谱仪、电子倍增管等应用中,二次电子的次级倍增效应得到很好的应用.然而在另一些情况下,例如射频放大器、粒子加速器和霍尔推进器、电子真空管、空间宇宙飞行器表面等应用中,二次电子会对仪器产生不利的影响.因此,抑制二次电子发射及研究减少二次电子产额(Secondary electron yield,SEY)是非常有意义的.现有的抑制二次电子发射的研究方法有外加偏置场法和表面处理法,其中通过外加电场或磁场来抑制二次电子的激发会对入射束流、束斑产生不利影响,因此表面处理法更具优势.表面处理法主要分为三类:表面陷阱构造(矩形以及三角形的凹槽、微孔结构、纤维结构、泡沫结构等)、表面镀膜(石墨烯膜、TiN膜等)、表面束流处理(激光刻蚀、磁控溅射法).这些抑制二次电子激发的方法主要为了达到两个目的,一是减少物体表面的真二次电子的发射,二是捕获发射的二次电子,使之不能逃逸.本文总结了一些抑制二次电子激发的方法,比较不同方法或不同影响因素对二次电子的影响.     

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。     

运动微粒导致间隙击穿的模拟研究

当在充满气体的两电极平板间隙中,运动的带电微米级微粒由于外力作用运动到电极表面附近时,可能会引起微粒与电极间局部微放电,甚至在一定条件下可能会引发间隙气体击穿,这是一种非常特殊的击穿现象。因此,本文通过理论公式和静电场模拟,分析了不同大小的带电微粒距离阴极表面不同距离的电场畸变情况;接着基于二维轴对称网格粒子法耦合蒙特卡洛碰撞(PIC-MCC)算法,建立了带电微粒距离电极表面1μm处引发间隙气体击穿的仿真模型,并与不考虑微粒的仿真计算结果进行了对比,获得了电子、离子在不同情况下的时空分布演化过程,揭示了带电微粒接近导致阴极表面电场增强从而发射场致电子是引发间隙气体击穿的首要原因,并阐明了这些电子引发间隙击穿的物理机制。这为进一步深入理解运动微粒引发间隙击穿的物理机理奠定了基础。     

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。     

高压绝缘氧化铝陶瓷涂覆层组织结构分析

用不同配方的Mn、Cr、Ti混合物涂覆α-Al2O3绝缘陶瓷表面，在适当条件下进行热退火处理，观测了各样品的二次电子发射系数，表面电阻率，XRD，发现涂层与陶瓷基体间相互扩散，结合紧密，有平整的表面组织结构，形成不同新相与原α-Al2O3混合的表面；样品表面电阻率降低，二次电子发射系数降幅达60％－65％。涂覆处理有利于提高真空绝缘子抗表面闪烁，耐高压击穿的能力。     

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。     

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。     

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%。     

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。     

离子推力器非预期电击穿的主要诱发因素及机制

离子推力器的非预期电击穿直接影响其工程应用的工作可靠性.在阐明非预期电击穿基本问题现象及后果的基础上,从电极表面金属微凸结构、低气压环境、等离子体环境、电极间漂浮颗粒物、电极间绝缘体(层)等五个方面梳理了诱发非预期电击穿的主要因素;针对主要诱发因素具体讨论了场增强电子发射、低气压放电、材料热蒸发及电离、电子反流、带电粒...     

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.     

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%。     

二次电子产额影响因素的研究进展

二次电子发射现象在显微分析、电子倍增、航空航天、高压输电和粒子加速器等中广泛存在，因此开展二次电子的相关研究具有重要的应用价值。本文首先介绍了二次电子的相关背景；随后从入射电子与材料相互作用到最终二次电子产额测量的全过程出发，将影响二次电子产额的因素分成了入射电子性质、材料属性、样品表面状态、测试条件与方法四个大类，并对其进行了文献调研和综合分析；最后总结了目前研究取得的进展，梳理了相关规律，指出了存在的不足之处，探讨了该领域可能的发展趋势。     

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.