[发明专利]一种确定气体吸附状态下的二次电子发射特性的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种确定气体吸附状态下的二次电子发射特性的方法，属于物理领域。

背景技术

材料的二次电子发射系数不仅是表征空间飞行器大功率微波部件微放电的重要参数，也是空间飞行器大功率微波部件选材、分析与设计的重要依据。业已证明，表面形貌、表面附近电场和表面气体吸附等表面态因素是影响二次电子发射系数模拟结果与实验结果差异的关键。实际的金属材料总是处于一定的气压氛围，即使在高真空条件下，每秒钟都会有一个或多个单层的气体吸附在材料表面，当金属表面有一定量的吸附气体时，吸附气体不仅改变了材料表面的功函数，而且吸附气体分子会与入射电子、二次电子发生碰撞，这都将影响材料的二次电子发射系数。

目前二次电子发射系数的获得主要有三方面的途径：一、采用Monte Carlo进行模拟，已有模拟的方法大多数都是理想平面，业已提出了具有表面形貌的二次电子发射系数的确定方法，但是尚无针对气体吸附状态下的二次电子发射系数的确定方法；二、对材料表面的二次电子发射系数进行测试，由于测试时电子枪的工作气压要低于10^-6Torr，因此无法测试低气压或实际气压下的二次电子发射系数；三、根据已有二次电子发射模型进行计算，模型的建立依赖于模拟结果及实验结果，目前的通用模型中尚无气体吸附的考虑。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种确定气体吸附状态下的二次电子发射特性的方法，该方法基于现有的电子入射到理想表面在材料内部的散射过程和电子的轨迹追踪过程，加入了功函数的变化和电子与吸附气体的各种散射过程，为获得金属表面实际气体吸附下的二次电子发射系数提供了一种有效手段。

本发明的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：

一种确定气体吸附状态下的二次电子发射特性的方法，包括如下步骤：

步骤（一）、确定材料所处气压下的吸附气体层的密度分布

ρ(z)=C₁exp(-C₂z)+p/k_BT

其中：ρ(z)为表面气体吸附层沿气体与材料交界面法向z的密度分布；p为材料所处的气压压强；T为材料所处空间的绝对温度；k_B为波尔兹曼常数；C₁=9.21/h，h为吸附层厚度；C₂=Q/C₁，Q为材料的吸附量；

材料的吸附量Q为：

1gQ=1gQm-AT2(1gpp0)2]]>

其中：Q_m为一个单分子层的最大吸附量，A为常数，p₀为吸附气体的饱和蒸汽压；

步骤（二）判断电子所处的状态：

若电子处于气体吸附层厚度h内，进入步骤（三）；

若电子处于材料内部，进入步骤（六）；

若电子处于气体吸附层厚度h外，统计电子的出射数目，从而得到二次电子发射系数，统计出射电子的能量和角度，获得所述材料的二次电子能谱及出射方向分布；

步骤（三）、确定电子在吸附气体中发生的散射类型

（1）计算电子与吸附气体分子的总散射截面σ_T：