介质单边二次电子倍增的理论分析与数值模拟

针对介质单边二次电子倍增现象,理论分析给出了其动力学方程、二次电子初始能量与角度分布,结合二次电子发射的材料特性,研究了二次电子倍增的理论预估敏感区间。利用蒙特卡罗方法抽样选取电子初始发射能量和角度,数值研究了二次电子倍增的敏感区间,并与理论结果进行了比对,给出了二次电子数目随时间的增长关系;采用固定时间步长并考虑电子束动态加载饱和效应的细致蒙特卡罗方法,研究了二次电子数目、直流场、射频场、介质表面沉积功率、电子放电功率、二次电子碰撞能量及电子渡越时间等二次电子倍增特性物理量的变化过程,并且讨论了初始电流及二次电子倍增工作点对二次电子倍增整个过程的影响作用,得出了二次电子倍增存在初始阈值发射电流密度的结论。

MAT261质谱计二次电子倍增器歧视效应研究和计数法建立

热表面电离质谱计(TIMS)MAT261在采用二次电子倍增器(SEM)接收时,SEM积分模拟模式的测量存在质量歧视效应和强度歧视效应。本研究测量了其质量歧视校正因子,建立了强度歧视效应基本可以忽略的测量方法。为实现弱信号的准确测量,建立SEM离子计数测量模式。基于SEM离子计数测量技术,应用钚标样比较SEM积分模拟模式测量和离子计数模式测量的结果。在控制离子流强度的条件下,两种方法的测量结果与标样标称值在不确定度范围内符合。

双边二次电子倍增效应分析

根据高功率微波源相互作用腔结构,建立了一种双边二次电子倍增效应模型。采用概率统计和蒙特卡罗模拟方法,计算了敏感曲线和二次电子的时间演化规律,分析了射频场参数和结构参数对二次电子倍增效应的影响。结果表明:高频场比低频场更容易发生二次电子倍增效应;二次电子倍增效应的时间演化与射频场的大小和腔结构呈非单调关系,且电子掠入射时比正入射时的共振区域要大得多,这与理论分析的结果一致。

磁控溅射铂抑制镀银表面的二次电子发射

降低表面的二次电子产额是抑制微波部件二次电子倍增效应和提升功率阈值的有效途径之一,目前主要采用在表面构造陷阱结构和沉积非金属薄膜的方法降低二次电子产额,其缺点是会改变部件的电性能.针对此问题,采用在表面沉积高功函数且化学惰性的金属薄膜来降低二次电子产额.首先,采用磁控溅射方法在铝合金镀银样片表面沉积100 nm铂,测量结果显示沉积铂后样片的二次电子产额最大值由2.40降至1.77,降幅达26%.其次,用相关唯象模型对二次电子发射特性测量数据进行了拟合,获得了在40-1500 eV能量范围内能够准确描述样片二次电子产额特性的Vaughan模型参数,以及在0-50 eV能量范围内能够很好地拟合二次电子能谱曲线的Chung-Everhart模型参数.最后,将获得的实验数据和相关拟合参数用于Ku频段阻抗变换器的二次电子倍增效应功率阈值仿真研究,结果表明通过沉积铂可将部件的功率阈值由7500 W提升至36000 W,证实了所提方法的有效性.研究结果为金属材料二次电子发射特性的研究提供实验数据参考,对抑制大功率微波部件二次电子倍增效应具有参考价值.

M型微波器件中阴极的电子回轰与二次发射

在磁控管及其它M型微波器件中,管内阴极的电子回轰和二次电子发射是其固有的本质特性,这是与O型器件电子枪中阴极的电子发射存在着本质的区别。这就为在M型微波器件中釆用冷阴极提供了可能性,磁控管及其它M型微波器件中若干管型已成功地釆用了冷阴极,而且工作正常,这就充分说明了这一预测的正确性。

考虑空间电荷自洽作用和绝缘磁场的单边multipactor模型

在考虑了波束相互作用腔中的射频场、聚焦磁场和空间电荷产生的静电场及空间电子束形成自洽相互作用的基础上,针对典型的高功率微波器件——磁绝缘线振荡器建立了单边次级电子倍增模型,统计分析了整个倍增过程中次级电子数目及器件腔壁吸收碰撞电子能量随时间的变化规律,给出了不同聚焦磁场值和电子碰撞角时次级电子的倍增情况.

S波段波导窗的设计

采用高频结构模拟器(HFSS)建立波导窗物理模型,并计算波导窗内的电场分布、大小和方向,以及波导窗的射频参数如频率与带宽、输入电压驻波比,从而为改进波导窗提供了理论依据,并最终设计了一个适合5MW、45kW高功率传输的波导窗。

“微放电专刊”寄语

微放电效应是在真空条件下，电子在外加射频场胁加速下，在两金属表面间或介质表面上激发的二次电子发射与倍增效应。航天器有效载荷系统中微波部件一旦发生微放电，造成射频输出功率下降，微波传输系统驻波比增大，反射功率增加，信道阻塞，严重时物理损坏微波部件，所在通道有效载荷寿命缩短，甚至导致击穿使得航天器有效载荷失效。

基于MILO结构的一种单边multipactor模型分析

根据高功率微波源相互作用腔的物理结构特性,以磁绝缘传输线振荡器(MILO)为例,建立了一种单边二次电子倍增效应(mulitpactor)模型.采用概率统计和蒙特卡罗(MC)模拟方法,计算了敏感曲线和二次电子的时间演化规律,分析了射频场参数对二次电子倍增效应的影响,并提出了减小和抑制二次电子倍增效应的具体措施.