0~89°的金属二次电子发射系数的通式

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)南京信息工程大学物理与光电工程学院 作者:谢爱根

  根据二次电子发射的物理特性和过程,以θ角射入原子序数为Z 的金属的每个原电子发射的二次电子数(δPEθZ)、原电子的入射能量(Wp0)、cosθ和参数Y(θ,Z)之间的关系被推导出来了。根究实验结果,得出Wp0为2~10keV的比率βθ、Wp0和cosθ之间的关系式。根据二次电子发射系数δθ和二次电子发射系数δ0之间的关系,Wp0为2~10keV的δθ、δ0、背散射系数η0、背散射系数ηθ、参数Y(θ,Z)、Wp0和cosθ之间的关系式(r)被推导出。根据r、实验结果、ηθ和η0的表达式,得出参数Y(θ,Z)、Z 和θ 之间的关系式。以δ0、η0、ηθ、cosθ的[1.08-0.59(θ/90)12](20/Z)0.07407次方、Wp0和cosθ为变量的Wp0为2~10keVδθ的通式被推导出。用该通式计算出来的二次电子发射系数与实验的铝、镍、铅和铍二次电子发射系数分别进行了比较。结果表明:推导的二次电子发射系数的通式可以用来估算Wp0为2~10keV和θ为0~89°的二次电子发射系数。

  在科研过程中,很多科技工作者要使用二次电子发射系数(δ),因此,δ的表达式是一个重要的研究课题,很多科技工作者已经研究了δ 的表达式。在航天器表面充电的计算等方面要使用原电子以入射角(θ)射入材料的二次电子发射系数(δθ),因此,一些科技工作者已经研究了δθ,并且给出了简单的关系式δθ=δ0(cosθ)-m,δ0是原电子以入射角θ=0°射入材料的二次电子发射系数,m 取决于材料的原子序数(Z)。在推导关系式δθ=δ0(cosθ)-m 的过程中,科技工作者没有把背散射系数(ηθ)随着θ增大而增大考虑进去,因此,这些关系式只能对θ=0~60°的二次电子发射系数作出估算。我们已经推导出以δ0、ηθ、原电子以入射角θ=0°射入材料的背散射系数(η0)、原电子的入射能量(Wp0)和cosθ为变量的2~10keVδθ。

  在我们以前的工作中,把背散射系数(ηθ)随着θ 增大而增大考虑进去了;但是,三个因素没有被考虑进去,即:原电子在5/(αcosθ)(5/α是内二次电子的最大逸出深度)范围内的沿程能量损失率随着原电子的行程(S)的增大而增大没有被考虑进去,原电子的射程(R)小于5/(αcosθ)(θ>85°)没有被考虑进去,ηθ随着Z 增大而增大也没有被考虑进去,因此,以前推导的δθ表达式只能对θ=0~80°的二次电子发射系数作出估算。空间科学需要使用θ=0~89°二次电子发射系数的表达式。

  根据二次电子发射的物理特性和过程、二次电子发射系数参数之间的关系和实验结果,推导出以δ0、η0、ηθ、cosθ的[1.08-0.59(θ/90)12](20/Z)0.07407次方、Wp0和cosθ为变量的δθ的表达式。因为本文在推导δθ的表达式过程中,把上述三个因素都考虑进去,δθ表达式能对θ=0~89°二次电子发射系数作出估算。把本文推导计算出的δθ与一些实验的δθ进行比较,结果表明:本文推导的δθ表达式能对θ=0~89°和Wp0为2~10keV的δθ作出估算。虽然用蒙特卡洛方法可以计算θ=0~89°的δθ,但是,用蒙特卡洛方法比较困难,我们可以比较方便地用本文推导的δθ表达式对θ=0~89°和Wp0为2~10keV的δθ作出估算。

  结论

  根据二次电子发射的物理特性和过程、二次电子发射系数参数之间的关系和实验结果,推导出以δ0、η0、ηθ、cosθ的[1.08-0.59(θ/90)12](20/z)0.07407次方、Wp0和cosθ为变量的Wp0为2~10keV和θ为0~89°的金属δθ的通式。用该通式计算的二次电子发射系数与实验的铝、镍、铅和铍二次电子发射系数符合得很好。因此,本文推导的二次电子发射系数的通式可以用来估计Wp0为2~10keV和θ为0~89°的金属二次电子发射系数。

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