一种快速确定规则槽二次电子产额的方法

摘要

一种快速确定规则槽二次电子产额的方法，本发明将表面形貌对二次电子产额的影响划分成两个方面，一方面通过入射电子与表面作用的角度和入射电子能够照射的区域来影响产额大小，另一方面通过建立照射区域内形貌结构特征对出射电子的遮挡关系来反应产额的影响，最终通过与光滑表面产额的比拟快速获得表面形貌下的二次电子产额。本发明计算速度快，获得的二次电子发射产额与实验结果相吻合，可以定量的揭示出形貌特征对二次电子产额的影响规律，为加速器、高功率微波源的介质窗、大功率微波部件等领域中人工设计并调控特定二次电子产额下表面结构参数提供了有效方法。

主权项

一种快速确定规则槽二次电子产额的方法，其特征在于步骤如下：(1)确定入射电子的能量E_p、入射角度θ_in和规则槽的尺寸参数，所述规则槽是指在在一个方向上能够无限延伸，在垂直无限延伸方向的横截面采用几何参数进行描述；定义三维坐标系O‑XYZ，槽的无限延伸方向为z向，垂直无限延伸方向的平面为xy平面，槽的开口方向为y正向；规则槽的横截面由N条线段依次连接，从左到右每条线段的长度依次为：L₁,L₂,……,L_N，从左到右每条线段与x轴正方向的夹角为所述电子入射角度θ_in是电子的入射方向与y轴的夹角；(2)电子以θ_in角度照射规则槽时，平行移动入射电子方向形成的射束，这些射束能够与规则槽横截面的线段相交，能够相交的线段依次设为P₁,P₂,……P_M，如果P_i(i＝1,2,…,M)平行于y轴，将P_i相交部分的左右端点向y轴投影，否则将P_i相交部分的左右端点向x轴投影，左右端点的投影位置为和则电子照射到P_i线段的范围为(3)在电子能够照射到的规则槽内表面的范围中，从P_i线段的照射范围中选取任意一点从点向外出射的电子形成的射束中，定义这些射束与电子出射面的法向夹角为极角θ，这些射束向电子出射面投影，该投影与P_i线段的夹角为方位角从点出射的电子射束存在恰好与规则槽相交的临界电子射束，根据临界电子射束的位置，确定临界射束的极角和方位角的步骤如下：(a)如果点出射的电子的临界电子射束位于电子出射面法线的一侧，那么，这些临界射束与电子出射面法向的夹角即极角，从左到右依次为和这些临界射束在电子出射面的投影与P_i线段的夹角即方位角，从左到右为和(b)如果点出射的电子的临界电子射束位于电子出射面法线的两侧，那么，则法线左侧临界射束与电子出射面法向的夹角即极角为法线右侧临界射束与电子出射面法向的夹角即极角为法线左侧临界射束在电子出射面的投影与P_i线段的夹角即方位角，从左到右为和法线右侧临界射束在电子出射面的投影与P_i线段的夹角即方位角，从左到右为和(4)从步骤(2)中确定的相交线段P₁,P₂,……P_M中，依次获得P_i线段中电子照射范围内的任一点的二次电子产额如果对应的出射电子射束位于电子出射面法线的一侧，i＝1,2,…,M，那么采用如下公式计算式中，和为步骤(3)获得的P_i线段中临界电子射束出射的极角，和为步骤(3)获得的P_i线段中临界电子射束出射的方位角；如果对应的出射电子射束位于电子出射面法线的两侧，那么采用如下公式计算：式中，和为步骤(3)获得的P_i线段中临界电子射束出射的极角，和为步骤(3)获得的P_i线段中临界电子射束出射的方位角；式中，δ_sc(θ_{p_Pi},E_p)为以能量E_p、角度θ_{p_Pi}入射到光滑平面的二次电子产额，${\delta }_{sc}({\theta }_{p\_Pi},E_p)={\delta }_s\left(E_p\right)·[1+t_1(1-{\cos }^{t_2}{\theta }_{p\_Pi})]$式中，θ_{p_Pi}为入射电子与电子入射面法向的夹角，δ_s(E_p)为电子以能量E_p正入射光滑表面的二次电子产额，t₁和t₂为根据不同入射角度下的二次电子产额的拟合参数；(5)确定以能量E_p、角度θ_in入射单个规则槽的二次电子产额δ_ns(θ_in,E_p)${\delta }_{ns}({\theta }_{in},E_p)=\frac{{\int }_{{\Omega }_{P_1\_L}}^{{\Omega }_{P_1\_R}}{\delta }_{ns}({\omega }_{P_1},{\theta }_{in},E_p){\mathrm{d\omega }}_{P_1}+{\int }_{{\Omega }_{P_2\_L}}^{{\Omega }_{P_2\_R}}{\delta }_{ns}({\omega }_{P_2},{\theta }_{in},E_p){\mathrm{d\omega }}_{P_2}+...+{\int }_{{\Omega }_{P_M\_L}}^{{\Omega }_{P_M\_R}}{\delta }_{ns}({\omega }_{P_M},{\theta }_{in},E_p){\mathrm{d\omega }}_{P_M}}{({\Omega }_{P_1\_R}-{\Omega }_{P_1\_L})+({\Omega }_{P_2\_R}-{\Omega }_{P_2\_L})+...+({\Omega }_{P_M\_R}-{\Omega }_{P_M\_L})}.$