中国空间科学技术

中国空间科学技术 ›› 2017, Vol. 37 ›› Issue (2): 24-31.doi: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2017.0030

• 二次电子发射特性 • 上一篇    下一篇

介质带电平衡模式的二次电子发射暂态特性

 封国宝1,2, 李军1, 崔万照1,*, 刘纯亮2, 曹猛2   

  1. 1中国空间技术研究院西安分院空间微波技术重点实验室，西安710100
    2西安交通大学物理电子与器件教育部重点实验室，西安710049
  • 收稿日期:2016-08-31 修回日期:2017-02-04 出版日期:2017-04-25 发布日期:2017-03-17
  • 作者简介:封国宝（1987—），男，博士后，fenggb001@163.com，研究方向为空间微放电效应及无源互调 *通讯作者：崔万照（1975—），男，研究员，cuiwanzhao@126.com，研究方向为空间大功率微波技术
  • 基金资助:

    国家自然科学基金（U1537211,11675278,51675421）；中国博士后基金（2016M602944XB）

Transientcharacteristicsofsecondaryelectronyieldbasedonchargingbalancemode

 FENG  Guo-Bao1,2, LI  Jun1, CUI  Wan-Zhao1,*, LIU  Chun-Liang2, CAO  Meng2   

  1. 1   NationalKeyLaboratoryofScienceandTechnologyonSpaceMicrowave， ChinaAcademyofSpaceTechnology（Xi′an），Xi′an710000，China
    2   KeyLaboratoryforPhysicalElectronicsandDevicesoftheMinistryofEducation，Xi′an JiaotongUniversity，Xi′an710049，China
  • Received:2016-08-31 Revised:2017-02-04 Published:2017-04-25 Online:2017-03-17

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摘要： 针对空间微放电效应中介质材料的带电状态对二次电子发射的复杂影响，文章采用数值模拟的方法，首次从带电平衡模式的角度研究了介质材料受电子照射后的二次电子动态发射特性。数值模拟模型结合了蒙特卡罗方法和时域有限差分方法，考虑了弹性和非弹性碰撞的电子散射过程,以及迁移、扩散和捕获等作用的电荷输运过程。通过对带电状态平衡模式的划分，研究了介质二次电子发射及带电状态的暂态变化、微观分布、稳态特性。研究结果表明：介质表面的带电过程可以根据介质表面电流的变化程度分为二次电子平衡模式、泄漏电流平衡模式及共同模式；二次电子平衡模式下样品呈现表面带电状态，而泄漏电流模式下呈现深层带电状态。泄漏电流平衡模式转向二次电子平衡模式过程中，稳态二次电子产额增加，表面负电位增强；总电荷量和平衡时间常数由于平衡模式的改变呈现相反的变化趋势。研究方法和结果有助于介质二次电子的机理研究和微放电效应的工程抑制技术。

关键词: 二次电子发射, 平衡模式, 带电效应, 电子辐照, 数值模拟

Abstract: Theessentialrelationshipbetweensecondaryelectronsemissionand chargingstatesofdielectricwasinvestigatedbasedonchargingbalancemodewithnumericalsimulat ion.BothMonteCarloandfinitedifferencetimedomainalgorithmswereadoptedfornumericalsimulat ion， consideringelasticandinelasticessentialbetweenincidentelectronsandmaterialatomsduringscatte ringprocessandcalculatingdiffusion， driftandtrapeffectsofinternalcharges.Underdifferentchargingbalancemodes， thesecondaryelectronemissionandchargingstatesofdielectricontransientchange， internaldistributionsandsaturationvalueswereanalyzedandsimulated.Theresultsshowthatchargi ngbalancemodescanbedividedintothesecondaryelectron（SE）mode，theleakageelectron（LE） modeandthecombined（CO）mode.TheSEmodecorrespondstothesurfacechargingstate，whiletheLE modecorrespondstothedeepchargingstate.WhenthechargingbalancemodechangestowardsSEmod efromLEmode，boththesecondaryelectronyieldandthenegativesurfacepotentialincreases，while variationtrendsofthetotalchargingquantityandchargingtimeconstantpresenttobeopposite asaresultofbalancemodechange.

Key words: secondaryelectronemission, balancemode, chargingeffect, electronirradiation, numericalsimulation electronirradiation, numericalsimulation