金属的高能二次电子发射系数与入射能量和能量幂次的关系

 根据原电子射程表达式和金属的有效真二次电子发射系数表达式,推导出金属的高能有效真二次电子发射系数与入射能量、能量幂次的关系式;并根据金属的高能有效真二次电子发射系数与金属的高能二次电子发射系数的关系,推导出金属的高能二次电子发射系数与入射能量、能量幂次的关系式。用实验数据计算出高能原电子轰击在金或银上时原电子入射能量幂次n,采用实验数据证实高能二次电子发射系数与原电子入射能量和能量幂次三者的关系,对结果进行讨论并得出结论：当高能原电子轰击在同一块金属上时,高能二次电子发射系数与原电子入射能量的n-1次幂之积近似为一常数。     

高入射能量下的金属二次电子发射模型

基于高入射能量电子产生二次电子发射的物理过程, 分别对高入射能量电子产生的真二次电子和背散射电子的概率进行理论分析与建模. 利用Bethe能量损失模型和内二次电子逸出概率分布, 推导出高入射能量电子产生有效真二次电子发射的系数与入射能量的关系式; 根据高入射能量电子在材料内部被吸收的规律, 推导出高入射能量电子产生背散射电子的系数与入射能量之间的关系式. 结合两者得到高入射能量下金属的二次电子发射模型. 利用该模型计算得到典型金属材料Au, Ag, Cu, Al的二次电子发射系数, 理论计算结果与采用Casino软件模拟金属内部散射过程得到的数值模拟结果相符. 关键词： 二次电子发射 高入射能量 金属表面 散射过程     

高能原电子能量与金属的有效真二次电子发射系数的关系

 提出有效真二次电子发射系数的概念,并从理论上论述了高能原电子的能量与金属的有效真二次电子发射系数的关系，然后用实验数据证明了该理论的正确性，最后对结果进行了讨论。得到了如下结论：不同入射能量的高能原电子轰击同一个金属发射体时， 它们的有效真二次电子发射系数与高能原电子入射能量之积近似为一个常量，有效真二次电子发射系数与高能原电子入射能量成反比。     

提高砷化镓二次电子发射系数的探讨

介绍了延长负电子亲和势二次电子发射材料砷化镓的逸出深度的设计，并给出了经过特殊设计的这种砷化镓的能级示意图，然后对通常的砷化镓和经过特殊设计的砷化镓的二次电子发射系数的理论值进行了比较，得出:当原电子入射能量较低（小于10 keV）时，两种砷化镓的二次电子发射系数差值较小;当原电子入射能量较高（大于20 keV）时，经过特殊设计的砷化镓的二次电子发射系数比普通砷化镓的二次电子发射系数大，而且随着原电子入射能量的升高，两种砷化镓的二次电子发射系数差值也在增大。     

三维PIC数值模拟中二次发射的实现

探讨了电子撞击金属表面产生二次电子的理论,介绍了二次电子发射系数、非弹性背散射电子能量分布等重要物理参数的计算式。根据相关的理论及公式,编写了三维PIC数值模拟程序的二次发射模块, 建立相应的数值模型进行模拟。模拟所得的二次电子发射系数及非弹性背散射电子的能量分布等主要参数与理论值一致,验证了模拟过程的正确性。     

绝缘体二次电子发射系数测量装置的研制

 成功研制了测量绝缘体二次电子发射系数的测量装置，该装置主要由栅控电子枪系统、真空系统和电子采集系统组成，测量装置产生的原电子流的能量范围为0.8~60 keV。采用单脉冲电子枪法，测量了原电子能量范围为0.8~45 keV的多晶MgO的二次电子发射系数。测量中，收集极(偏置盒)离材料表面设置为约35 mm，偏置电压设置为 45 V。测量得到：用磁控溅射法制备的MgO的二次电子发射系数最大值约为2.83，处于 2~26范围内，其对应的原电子能量约为980 eV。这表明该装置测量的绝缘体二次电子发射系数是可信的，但用磁控溅射法制备的MgO的二次电子发射系数较低，这可能是制备MgO时引入了过多的杂质在MgO二次电子发射体里面所引起的。     

金属的有效真二次电子发射系数与高能原电子入射角的关系

推导出高能原电子斜入射时的金属的有效真二次电子发射系数的表达式，它与入射角的余弦近似成反比，并对结果进行了讨论.     

电子入射角度对聚酰亚胺二次电子发射系数的影响

采用具有负偏压收集极的二次电子发射系数测试系统, 对聚酰亚胺样品的二次电子发射系数与入射电子角度和入射电子能量的关系进行了测量. 测量结果表明, 在电子小角度入射样品的情况下, 随着入射角度的增加, 二次电子发射系数单调增加, 并符合传统的规律, 但是在电子大角度入射时, 却与此不符合. 测量显示, 出现偏差时对应的临界电子入射角度随着入射电子能量的降低而减小. 采用简化的电子弹性散射过程和卢瑟福弹性散射截面公式对这种偏差的出现进行了分析, 并推导出修正后的二次电子发射系数的计算公式. 修正后的二次电子发射系数的计算结果更加符合实验结果.     

多晶体二次电子的角度分布

 根据二次电子发射的主要物理过程,推导了内二次电子到达多晶表面并逸出的几率的角度分布、斜射入多晶的高能原电子产生的二次电子的角度分布和由背散射电子产生的二次电子的角度分布。同时,推导了高能原电子轰击多晶产生的二次电子的角度分布公式,该公式表明多晶的二次电子遵循余弦分布,且与原电子的入射角无关。分析结果表明: 在内二次电子最大逸出深度范围内,如果由射入多晶的原电子和背散射电子产生的内二次电子数是常数, 则多晶的二次电子的角度分布遵循余弦分布;如果由射入多晶的原电子和背散射电子产生的内二次电子数越来越少,则多晶的二次电子发射角度分布随出射角减少得比出射角的余弦值更慢;如果由射入多晶的原电子和背散射电子产生的内二次电子越来越多,则多晶的二次电子发射角度分布随出射角减少得比出射角的余弦值更快。     

固体金属二次电子发射的Monte-Carlo模拟

二次电子的发射在生产实践中有着广泛的应用,但其相关测量结果受实验环境和实验仪器的影响很大．在实验中难以精确测量．所以本文建立了一个包含二次电子激发、在固体内部传输和最后逸出固体表面的二次电子系统模型．采用Monte-Carlo的模拟方法仿真二次电子运动轨迹,定量分析二次电子的发射系数和能谱分布．并探讨它们与一次电子的入射角度和入射能量的关系．仿真结果表明：本文建立的二次电子系统模型能较好地反映实际情况．通过该模型仿真,可以定量得到二次电子发射系数和能谱分布与一次电子的入射能量和入射角度的关系．     

Contribution of backscattered electrons to the total electron yield produced in collisions of 8–28 keV electrons with tungsten

It is shown experimentally that under energetic electron bombardment the backscattered electrons from solid targets contribute significantly (∼80%) to the observed total electron yield, even for targets of high backscattering coefficients. It is further found that for tungsten (Z = 74) with a backscattering coefficient of about 0.50, about 20% of the total electron yield is contributed by the total secondary electrons for impact energies in the range of 8–28 keV. The yield of true backscattered electrons at normal incidence (η ₀), total secondary electrons (δ) and the total electron yield (δ _tot) produced in collisions of 8–28 keV electrons with W have been measured and compared with predictions of available theories. The present results indicate that the constant-loss of primary electrons in the target plays a significant role in producing the secondary electrons and that it yields a better fit to the experiment compared to the power-law.      

Secondary electron yield measurements of carbon covered multilayer optics

Carbon contamination on extreme ultraviolet (EUV) optics has been observed in EUV lithography. In this paper, we performed in situ monitoring of the build-up and removal of carbon contamination on Mo/Si EUV multilayers by measuring the secondary electron yield as a function of primary electron energy. An electron beam with an energy of 2 keV was used to simulate the EUV radiation induced carbon contamination. For a clean EUV multilayer, the maximum secondary electron yield is about 1.5 electrons per primary electron at a primary electron energy of 467 eV. The maximum yield reduced to about 1.05 at a primary electron energy of 322 eV when the surface was covered by a non-uniform carbon layer with a maximum thickness of 7.7 nm. By analyzing the change in the maximum secondary electron yield with the final carbon layer thickness, the limit of detection was estimated to be less than 0.1 nm.     

磁控溅射铂抑制镀银表面的二次电子发射

降低表面的二次电子产额是抑制微波部件二次电子倍增效应和提升功率阈值的有效途径之一,目前主要采用在表面构造陷阱结构和沉积非金属薄膜的方法降低二次电子产额,其缺点是会改变部件的电性能.针对此问题,采用在表面沉积高功函数且化学惰性的金属薄膜来降低二次电子产额.首先,采用磁控溅射方法在铝合金镀银样片表面沉积100 nm铂,测量结果显示沉积铂后样片的二次电子产额最大值由2.40降至1.77,降幅达26%.其次,用相关唯象模型对二次电子发射特性测量数据进行了拟合,获得了在40-1500 eV能量范围内能够准确描述样片二次电子产额特性的Vaughan模型参数,以及在0-50 eV能量范围内能够很好地拟合二次电子能谱曲线的Chung-Everhart模型参数.最后,将获得的实验数据和相关拟合参数用于Ku频段阻抗变换器的二次电子倍增效应功率阈值仿真研究,结果表明通过沉积铂可将部件的功率阈值由7500 W提升至36000 W,证实了所提方法的有效性.研究结果为金属材料二次电子发射特性的研究提供实验数据参考,对抑制大功率微波部件二次电子倍增效应具有参考价值.     

CsI光阴极在10-100 keV X射线能区的响应灵敏度计算

为了满足10-100 keV高能X射线光电探测器研究的需要,对CsI光阴极在该能量范围的响应灵敏度进行了研究.基于高能量X射线光子与材料相互作用的物理过程,分析了康普顿散射等效应对CsI响应灵敏度的影响.推导了CsI的响应灵敏度与二次电子平均逃逸深度和光阴极厚度的关系式和二次电子平均逃逸深度与入射光子能量的关系式,计算了CsI在10-100 keV范围内的响应灵敏度,计算结果与实验测试数据相符,验证了分析与推导的可靠性.根据计算可以获得不同入射X射线能量下CsI光阴极的最佳厚度,从而为高能X射线光电探测器的设计优化提供了理论参考.