[发明专利]空间电荷效应对二次电子倍增影响的计算方法及装置

说明书

本发明公开了一种空间电荷效应对二次电子倍增影响的计算方法及装置，其中方法包括：给定双载波射频电场的数学形式；由双载波射频电场数学形式导出二次电子的第一速度表达式；设定二次电子的发射速度和角度所服从的分布；导出能量获取的通用表达式，获取第一能量获取表达式；根据第一能量获取表达式获取第二能量获取表达式；根据给出电势分布的泊松方程求解出电势分布表达式；结合电势分布表达式和第二速度表达式获取二次电子飞行时间t的函数表达式；根据函数表达式和第二能量获取表达式获取平均碰撞能量表达式。本发明计算了空间电荷效应对单电介质层二次电子倍增的影响程度，弥补了相关研究的空白。本发明可广泛应用于真空电子器件领域。

技术领域

本发明涉及真空电子器件领域，尤其涉及一种空间电荷效应对二次电子倍增影响的计算方法及装置。

背景技术

二次电子倍增放电效应是在微波系统经常观察到的一种共振真空放电，其机理是在高频率射频电场的作用下，电子被加速撞击到表面，会激发出二次电子，此二次电子再次被加速继续撞击表面，如果此过程和射频场共振，则在上述连续的二次电子产生过程中，二次电子会越来越多，出现电子雪崩现象。

如果电子雪崩过程中这些电子数达到足够高的饱和水平，就会在一些器件的相关部位产生严重的后果，比如它可能导致介质窗口的击穿、器件内部金属结构的腐蚀、器件真空壁的穿孔，包括射频加速器、天基通信系统和高功率微波源等都深受二次电子倍增效应影响。但目前，尚缺少空间电荷效应对二次电子倍增影响的研究。

发明内容

为至少一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一，本发明的目的在于提供一种空间电荷效应对二次电子倍增影响的计算方法及装置。

本发明所采用的技术方案是：

一种空间电荷效应对二次电子倍增影响的计算方法，包括以下步骤：

确定双载波射频电场的数学形式以及工作参数；

根据双载波射频电场的数学形式获取二次电子的第一速度表达式；

确定被激发射出的二次电子的发射速度所服从的第一分布表达式，以及二次电子的发射角度；

获取二次电子的一次飞行中从射频电场中获取的能量的通用表达式，根据第一分布表达式和通用表达式获取第一能量获取表达式；

将第一能量获取表达式在预设相位范围内进行积分处理，获得与初始相位无关的第二能量获取表达式；

确定电势分布的泊松方程，求解出电势在垂直于电介质表面方向上的第二分布表达式；

根据动能定理获取二次电子的第二速度表达式，第二速度表达式和初始速度均与电势分布有关，将第二分布表达式和初始速度代入第二速度表达式获取隐函数；

根据隐函数获取二次电子飞行时间t的函数表达式；

将函数表达式代入第二能量获取表达式获得第三能量获取表达式，将第三能量获取表达式和第一分布表达式相乘，并对发射速度在0到无穷之间积分，将积分结果和平均发射能量相加获得最终的平均碰撞能量表达式。

进一步地，所述双载波射频电场的数学形式为：

E_rf＝E_rf0sin(ωt+θ)+βE_rf0sin(nωt+θ+γ)

式中，E_rf0为射频电场场强，ω为角频率，θ为初始相位，β为第二载波相对于第一载波的振幅比，n为第二载波相对于第一载波的频率比，γ为第二载波相对于第一载波的相位差。

进一步地，所述根据双载波射频电场的数学形式获取二次电子的第一速度表达式，包括：

根据双载波射频电场的场强获取二次电子的受力方程式；