0~89°的金屬二次電子發(fā)射系數(shù)的通式

2015-03-29 謝愛根 南京信息工程大學(xué)物理與光電工程學(xué)院

  根據(jù)二次電子發(fā)射的物理特性和過程,以θ角射入原子序數(shù)為Z 的金屬的每個原電子發(fā)射的二次電子數(shù)(δPEθZ)、原電子的入射能量(Wp0)、cosθ和參數(shù)Y(θ,Z)之間的關(guān)系被推導(dǎo)出來了。根究實(shí)驗(yàn)結(jié)果,得出Wp0為2~10keV的比率βθ、Wp0和cosθ之間的關(guān)系式。根據(jù)二次電子發(fā)射系數(shù)δθ和二次電子發(fā)射系數(shù)δ0之間的關(guān)系,Wp0為2~10keV的δθ、δ0、背散射系數(shù)η0、背散射系數(shù)ηθ、參數(shù)Y(θ,Z)、Wp0和cosθ之間的關(guān)系式(r)被推導(dǎo)出。根據(jù)r、實(shí)驗(yàn)結(jié)果、ηθ和η0的表達(dá)式,得出參數(shù)Y(θ,Z)、Z 和θ 之間的關(guān)系式。以δ0、η0、ηθ、cosθ的[1.08-0.59(θ/90)12](20/Z)0.07407次方、Wp0和cosθ為變量的Wp0為2~10keVδθ的通式被推導(dǎo)出。用該通式計(jì)算出來的二次電子發(fā)射系數(shù)與實(shí)驗(yàn)的鋁、鎳、鉛和鈹二次電子發(fā)射系數(shù)分別進(jìn)行了比較。結(jié)果表明:推導(dǎo)的二次電子發(fā)射系數(shù)的通式可以用來估算Wp0為2~10keV和θ為0~89°的二次電子發(fā)射系數(shù)。

  在科研過程中,很多科技工作者要使用二次電子發(fā)射系數(shù)(δ),因此,δ的表達(dá)式是一個重要的研究課題,很多科技工作者已經(jīng)研究了δ 的表達(dá)式。在航天器表面充電的計(jì)算等方面要使用原電子以入射角(θ)射入材料的二次電子發(fā)射系數(shù)(δθ),因此,一些科技工作者已經(jīng)研究了δθ,并且給出了簡單的關(guān)系式δθ=δ0(cosθ)-m,δ0是原電子以入射角θ=0°射入材料的二次電子發(fā)射系數(shù),m 取決于材料的原子序數(shù)(Z)。在推導(dǎo)關(guān)系式δθ=δ0(cosθ)-m 的過程中,科技工作者沒有把背散射系數(shù)(ηθ)隨著θ增大而增大考慮進(jìn)去,因此,這些關(guān)系式只能對θ=0~60°的二次電子發(fā)射系數(shù)作出估算。我們已經(jīng)推導(dǎo)出以δ0、ηθ、原電子以入射角θ=0°射入材料的背散射系數(shù)(η0)、原電子的入射能量(Wp0)和cosθ為變量的2~10keVδθ。

  在我們以前的工作中,把背散射系數(shù)(ηθ)隨著θ 增大而增大考慮進(jìn)去了;但是,三個因素沒有被考慮進(jìn)去,即:原電子在5/(αcosθ)(5/α是內(nèi)二次電子的最大逸出深度)范圍內(nèi)的沿程能量損失率隨著原電子的行程(S)的增大而增大沒有被考慮進(jìn)去,原電子的射程(R)小于5/(αcosθ)(θ>85°)沒有被考慮進(jìn)去,ηθ隨著Z 增大而增大也沒有被考慮進(jìn)去,因此,以前推導(dǎo)的δθ表達(dá)式只能對θ=0~80°的二次電子發(fā)射系數(shù)作出估算。空間科學(xué)需要使用θ=0~89°二次電子發(fā)射系數(shù)的表達(dá)式。

  根據(jù)二次電子發(fā)射的物理特性和過程、二次電子發(fā)射系數(shù)參數(shù)之間的關(guān)系和實(shí)驗(yàn)結(jié)果,推導(dǎo)出以δ0、η0、ηθ、cosθ的[1.08-0.59(θ/90)12](20/Z)0.07407次方、Wp0和cosθ為變量的δθ的表達(dá)式。因?yàn)楸疚脑谕茖?dǎo)δθ的表達(dá)式過程中,把上述三個因素都考慮進(jìn)去,δθ表達(dá)式能對θ=0~89°二次電子發(fā)射系數(shù)作出估算。把本文推導(dǎo)計(jì)算出的δθ與一些實(shí)驗(yàn)的δθ進(jìn)行比較,結(jié)果表明:本文推導(dǎo)的δθ表達(dá)式能對θ=0~89°和Wp0為2~10keV的δθ作出估算。雖然用蒙特卡洛方法可以計(jì)算θ=0~89°的δθ,但是,用蒙特卡洛方法比較困難,我們可以比較方便地用本文推導(dǎo)的δθ表達(dá)式對θ=0~89°和Wp0為2~10keV的δθ作出估算。

  結(jié)論

  根據(jù)二次電子發(fā)射的物理特性和過程、二次電子發(fā)射系數(shù)參數(shù)之間的關(guān)系和實(shí)驗(yàn)結(jié)果,推導(dǎo)出以δ0、η0、ηθ、cosθ的[1.08-0.59(θ/90)12](20/z)0.07407次方、Wp0和cosθ為變量的Wp0為2~10keV和θ為0~89°的金屬δθ的通式。用該通式計(jì)算的二次電子發(fā)射系數(shù)與實(shí)驗(yàn)的鋁、鎳、鉛和鈹二次電子發(fā)射系數(shù)符合得很好。因此,本文推導(dǎo)的二次電子發(fā)射系數(shù)的通式可以用來估計(jì)Wp0為2~10keV和θ為0~89°的金屬二次電子發(fā)射系數(shù)。