一种判断不同表面处理下微波部件微放电风险的方法与流程
1.本发明涉及一种判断不同表面处理下微波部件微放电风险的方法，属于电子科学与技术领域。
背景技术：
2.由二次电子发射引发的二次电子倍增效应是制约加速器、微波源以及航天微波部件等性能和可靠性的重要影响因素。在航天领域，二次电子倍增效应也被称为微放电效应，其一旦发生将谐振类设备失谐、噪声电平抬高、输出功率下降，甚至引发低气压放电，损坏微波部件表面。通过抑制二次电子发射提高微放电阈值具有不增加部件体积、重量的显著优势，是解决微放电效应首选的技术途径。在微波部件表面抑制二次电子发射，一类是在表面镀覆低二次电子产额的膜层，一类是通过表面处理降低二次电子产额。
3.在进行抑制微放电效应的镀层研究时，通常通过二次电子产额测试得到了大量的离散能量点的二次电子产额(sey)实验值，以往为了验证这些镀层是否具有抑制微放电效应的效果，通常都是将这些测试的二次电子产额拟合后，放入到微放电仿真软件中进行阈值计算，如果计算的微放电阈值较高，则认为该膜层具有较好的抑制微放电能力，甚至将该膜层直接涂覆到微波部件上，然后做微放电试验，根据试验结果判断是否具有微放电抑制能力。在开发抑制微放电膜层时，会产生大批量的实验膜层，不管是通过微放电仿真软件或者微放电实验，对大批量实验膜层的微放电仿真和微放电实验均具有速度慢、时间开销大等缺点，无法即时评估膜层的抑制微放电能力及准确筛选优秀膜层工艺。
技术实现要素：
4.本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种判断不同表面处理下微波部件微放电风险的方法，解决了通过表面处理抑制微波部件微放电时，直接由微放电仿真计算及微放电试验所引起的大量时间开销问题。
5.发明的技术解决方案是：一种判断不同表面处理下微波部件微放电风险的方法，步骤如下：
6.(1)测试不同表面处理下的微波部件表面入射能量点ee_in对应下的二次电子产额δ(ee_in)，形成i组(ee_in，δ(ee_in))的测试数据，i＝1，2
…
n；n为表面处理类型的总数；
7.(2)根据步骤(1)测试所得的第i组微波部件上不同入射能量点ee_in对应的二次电子发射产额δ(ee_in)，拟合出该组测试数据对应的入射电子能量e
in
与二次电子产额δ(e
in
)的关系曲线；
8.(3)根据步骤(2)得到的入射电子能量与二次电子产额的关系曲线，计算得到入射电子能量对应的出射电子数目概率；
9.(4)根据步骤(3)得到的出射电子数目概率，计算不同入射电子能量下的归一化电子累积出射概率；
10.(5)计算得到第i组二次电子产额曲线对应的临界微放电阈值点；
11.(6)重复步骤(2)-(5)，得到n组临界微放电阈值点，按照从大到小顺序排列，进而得到各个微波部件的微放电风险。
12.所述步骤(1)中，每组表面处理下的测试数据，测试的入射能量点ee_in》emax，emax为二次电子产额最大值对应的能量点，每组测试数据个数》10。
13.所述步骤(2)中，拟合关系采用vaughan模型或furman模型。
14.所述步骤(3)中的计算得到入射电子能量对应的出射电子数目概率f(e
in
)＝[δ(e
in
)-fix(δ(e
in
))]
×
[fix(δ(e
in
))+1]+[fix(δ(e
in
))+1-δ(e
in
)]
×
fix(δ(e
in
))，其中δ(e
in
)为入射电子能量e
in
对应的二次电子产额，fix()表示对函数向下取整。
[0015]
当该入射能量点e
in
对应的二次电子产额δ(e
in
)《1时，出射电子的概率为f(e
in
)＝δ(e
in
)；
[0016]
当1≤δ(e
in
)《2时，出射电子的概率为f(e
in
)＝2-δ(e
in
)+2(δ(e
in
)-1)；
[0017]
当2≤(e
in
)δ《3时，出射电子的概率为f(e
in
)＝2(3-δ(e
in
))+3(δ(e
in
)-2)。
[0018]
所述步骤(4)中归一化电子累积出射概率χ(e
in
)为：
[0019][0020]
式中，f(e)按照步骤(3)进行计算；
[0021]
所述步骤(5)计算二次电子产额曲线对应的临界微放电阈值点的过程为：令归一化电子累积出射概率χ(e
in
)＝1，将此时的e
in
定义为ea，则入射电子能量点ea即为临界微放电阈值点。
[0022]
所述步骤(6)中，临界微放电阈值点ea越小，以该组入射能量下的二次电子产额测试数据为表面的微波部件更容易发生微放电。
[0023]
本发明与现有技术相比的优点在于：
[0024]
(1)、本发明可以快速筛选抑制微放电效应的二次电子产额，通过计算归一化的电子累积出射概率，由归一化电子累积出射概率为1点判断不同二次电子产额抑制微放电的效果，筛选结果准确可靠；
[0025]
(2)、本发明方法通过对二次电子产额简单计算即可判断抑制微放电效果，避免了微放电仿真及微放电试验的时间开销，具有速度快的优势。
[0026]
(3)、本发明方法简单直观，仅需要测试出不同表面处理的二次电子产额，易于实现，具有较强的实用性。
附图说明
[0027]
图1为本发明技术流程图；
[0028]
图2为本发明测试的三类表面处理在不同入射电子能量点下的二次电子产额，以及根据测试结果所拟合的二次电子产额与入射电子能量的关系曲线示意图；
[0029]
图3为图2所示三种二次电子产额曲线对应的归一化电子累积出射概率与入射电子能量的关系示意图；
具体实施方式
[0030]
下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明进行进一步解释和说明。
[0031]
实施例1
[0032]
如图1所示，本发明一种判断不同表面处理下微波部件微放电风险的方法，步骤如下：
[0033]
步骤一，二次电子产额测试数据如下：
[0034][0035]
步骤二，首先对测试的数据进行拟合，采用了furman模型进行拟合，furman模型的拟合参数如下：
[0036][0037][0038]
图2给出了测试的sey值与furman拟合的曲线。
[0039]
步骤三计算电子出射概率：
[0040]
f(e
in
)＝[δ(e
in
)-fix(δ(e
in
))]
×
[fix(δ(e
in
))+1]+[fix(δ(e
in
))+1-δ(e
in
)]
×
fix(δ(e
in
))；
[0041]
当δ(e
in
)《1时，出射电子的概率为f(e
in
)＝δ(e
in
)；
[0042]
当1≤δ(e
in
)《2时，电子的出射概率为f(e
in
)＝2-δ(e
in
)+2(δ(e
in
)-1)；
[0043]
当2≤(e
in
)δ《3时，出射两个电子的概率为3-δ(e
in
)，出射三个电子的概率为δ(e
in
)-2，因此，电子的出射概率为f(e
in
)＝2(3-δ(e
in
))+3(δ(e
in
)-2)；
[0044]
依次类推在已知任意e
in
下的sey，就可以计算出f(e
in
)。
[0045]
步骤四计算归一化累积出射电子概率
[0046][0047]
对于离散点情况下的累积出射电子概率，可以采用数值积分的方式进行计算，计算结果对应的曲线如图3所示。
[0048]
步骤五，出χ＝1对应的临界入射能量点，根据实验数据拟合的三条曲线的临界微放电阈值点ea分别为：
[0049]
数据1：45.3数据2：54.5数据3：31.4
[0050]
步骤六，由临界微放电阈值点ea可以判断曲线c的微放电阈值最低，曲线b的微放电阈值最高。
[0051]
图2给出的三条sey曲线计算的1.06ghz
·
1mm的平行平板的微放电阈值为：
[0052]
数据1：39.3v数据2：42v数据3：31.5v
[0053]
该发明判断出的微放电阈值发生风险与微放电仿真软件给出的结果一致。
[0054]
以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
