设计最优二次电子发射系数矩形槽阵列结构尺寸的方法技术

本发明专利技术公开了设计最优二次电子发射系数矩形槽阵列结构尺寸的方法，包括以下步骤：S1、建立表征规则阵列矩形槽结构的尺寸及变化范围；S2、根据规则阵列矩形槽结构的尺寸计算并获取最大二次电子发射系数以及二次电子发射系数曲线；S3、基于工作频率以及规则阵列矩形槽结构的尺寸计算表面阻抗；S4、将规则阵列矩形槽结构的尺寸看做种群中的个体，计算每个微粒的适应度值，获取最优矩形槽阵列结构尺寸组合。所述方法能同时兼顾降低二次电子发射系数和表面阻抗，可用于降低金属表面二次电子发射系数，为空间大功率微波部件微放电的抑制提供支撑。支撑。支撑。

【技术实现步骤摘要】
设计最优二次电子发射系数矩形槽阵列结构尺寸的方法


[0001]本专利技术涉及空间微波不见可靠性领域，具体涉及设计最优二次电子发射系数矩形槽阵列结构尺寸的方法。

技术介绍

[0002]研究表明通过对空间微波部件表面处理来影响二次电子发射过程并获得低二次电子发射系数，可以在不改变微波部件结构设计的前提下提高微波部件的微放电阈值。而在微波部件内表面构造陷阱结构是改变表面形貌获得低二次电子发射系数的最直接做法。虽然通过在微波部件内表面构造陷阱结构能获得低二次电子发射系数，但是同时表面的陷阱结构增大了电流的路径，势必会增大表面阻抗，增大损耗，从而影响到微波部件的电性能。对于微波部件来说，为获得最佳的微放电抑制效果，则需要同时兼顾低二次电子发射系数和低损耗。因此，研究低二次电子发射系数的规则阵列陷阱结构尺寸以及由此产生的损耗的关系非常必要。
[0003]目前已公开发表的有关在微波部件内表面构造规则阵列陷阱结构来降低二次电子发射系数的文献，只是考虑尽可能降低二次电子发射系数，并没有过多考虑部件表面由于构造陷阱结构而引起的损耗。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于在降低金属表面矩形槽阵列结构的二次电子发射系数的同时兼顾由于构造结构而引起的表面阻抗问题，使得二次电子发射系数降低的同时表面阻抗也最低。
[0005]为解决现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种设计最优二次电子发射系数矩形槽阵列结构尺寸的方法。
[0006]为了实现上述目标，本专利技术采用如下的技术方案：
[0007]设计最优二次电子发射系数矩形槽阵列结构尺寸的方法，包括以下具体步骤：
[0008]S1、建立表征规则阵列矩形槽结构的尺寸及变化范围；
[0009]S2、根据规则阵列矩形槽结构的尺寸计算二次电子发射系数曲线并获取对应的最大二次电子发射系数；
[0010]S3、基于工作频率以及规则阵列矩形槽结构的尺寸计算表面阻抗；
[0011]所述规则阵列矩形槽结构的尺寸，表示为：(W,φ,A
s
)，W为单个矩形槽的宽度，φ为孔隙率且φ的区间范围为φ∈[φ1,φ2]，A
s
为每个矩形槽的深宽比且A
s
的区间范围为A
s
∈[A
s1
,A
s2
]；
[0012]S4、将规则阵列矩形槽结构的尺寸看做种群中的个体，根据计算各个体的适应度值，其中，R
s
(W,φ,A
s
)为个体(W,φ,A
s
)的表面阻抗；δ
SEY
(W,φ,A
s
)表示个体(W,φ,A
s
)对应的二次电子
发射系数；A
s
为每个矩形槽的深宽比且A
s
的区间范围为A
s
∈[A
s1
,A
s2
]，φ的取值范围为φ∈[φ1,φ2]，SEY
MAX
为个体(W,φ1,A
s1
)的最大二次电子发射系数；SEY
MIN
为个体(W,φ2,A
s2
)的最大二次电子发射系数，且SEY
MAX
及SEY
MIN
均来源于二次电子发射系数曲线；Rs
MIN
为个体(W,φ1,A
s1
)的表面阻抗；Rs
MAX
为个体(W,φ2,A
s2
)的表面阻抗；
[0013]S5、将当前各个体和适应度值存储于pbest数组中，获取最优个体并将最优个体储存于gbest数组中；
[0014]S6、对比当前pbest数组和gbest数组中的个体和适应度值，获取最优个体的适应度值并更新gbest数组；
[0015]S7、判断是否满足停止条件，若满足停止条件，则停止搜索，并输出矩形槽阵列结构尺寸，否则若不满足，跳至S4。
[0016]作为本专利技术的进一步优选，所述二次电子发射系数包括以下步骤：
[0017]S21、根据初始电子入射参数和垂直入射角度下的金属平滑表面的二次电子发射系数计算不同入射角度下的金属平滑表面的二次电子发射系数并获取二次电子发射系数曲线；
[0018]所述初始电子入射参数包括初始电子入射能量、初始电子入射极角、初始电子入射方位角和金属材料的原子序数；
[0019]S22、根据发生再次碰撞时电子入射参数，入射电子与金属碰撞后的碰撞类型并计算电子碰撞后出射电子的出射能量、出射极角、出射方位角；
[0020]所述入射电子的相关参数包括电子入射能量，电子入射极角，电子入射方位角，金属材料的原子序数；
[0021]S23、基于规则阵列矩形槽结构的尺寸以及入射电子个数，结合电子的出射极角、出射方位角和出射能量，计算电子的碰撞位置；
[0022]S24、根据出射电子的碰撞位置，判断电子是否逃逸，若存在电子逃逸，则统计逃逸的电子个数；若不存在电子逃逸，则判断电子是否再次碰撞，若再次碰撞，则跳至S23，直至规则阵列矩形槽结构的内部不存在电子，更新逃逸的电子个数；
[0023]S25、通过S23得到的逃逸的电子个数以及入射电子个数计算规则阵列矩形槽结构的二次电子发射系数；
[0024]S26、基于规则阵列矩形槽结构的二次电子发射系数和不同入射角度下金属平滑表面的二次电子发射系数计算得到不同入射角度下金属规则阵列陷阱结构表面总的二次电子发射系数。
[0025]作为本专利技术的进一步优选，所述计算不同入射角度下金属平滑表面的二次电子发射曲线，包括：
[0026]S211、结合垂直入射角度下的金属平滑表面二次电子发射系数，计算得到与材料相关的待定参数、垂直入射条件下，最大的本征二次电子发射系数及其对应的入射电子的能量；
[0027]S212、基于弹性背散射系数、非弹性背散射系数、本征二次电子发射系数计算得到不同入射角度下金属平滑表面的二次电子发射系数。
[0028]作为本专利技术的进一步优选，所述碰撞类型，包括弹性背散射、非弹性背散射和发射本征二次电子；
[0029]判断所述碰撞类型，包括以下步骤：
[0030]101、在区间(0,1)内取随机数u1；
[0031]102、当u1<P
e
(E'
p
,θ'
p
)时，入射电子与金属碰撞后发生弹性背散射；其中，P
e
(E
′
p
，θ
′
p
)为再次碰撞时弹性背散射系数；
[0032]103、在区间(0,1)内取随机数u1；
[0033]104、u1<P
e
(E'
p
,θ'
p
)+P
i
(E'
p
,θ'<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.设计最优二次电子发射系数矩形槽阵列结构尺寸的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、建立表征规则阵列矩形槽结构的尺寸及变化范围；S2、根据规则阵列矩形槽结构的尺寸计算二次电子发射系数曲线并获取对应的最大二次电子发射系数；S3、基于工作频率以及规则阵列矩形槽结构的尺寸计算表面阻抗；所述规则阵列矩形槽结构的尺寸，表示为：(W,φ,A
s
)，W为单个矩形槽的宽度，φ为孔隙率且φ的区间范围为φ∈[φ1,φ2]，A
s
为每个矩形槽的深宽比且A
s
的区间范围为A
s
∈[A
s1
,A
s2
]；S4、将规则阵列矩形槽结构的尺寸看做种群中的个体，根据计算各个体的适应度值，其中，R
s
(W,φ,A
s
)为个体(W,φ,A
s
)的表面阻抗；δ
SEY
(W,φ,A
s
)表示个体(W,φ,A
s
)对应的二次电子发射系数；A
s
为每个矩形槽的深宽比且A
s
的区间范围为A
s
∈[A
s1
,A
s2
]，φ的取值范围为φ∈[φ1,φ2]，SEY
MAX
为个体(W,φ1,A
s1
)的最大二次电子发射系数；SEY
MIN
为个体(W,φ2,A
s2
)的最大二次电子发射系数，且SEY
MAX
及SEY
MIN
均来源于二次电子发射系数曲线；Rs
MIN
为个体(W,φ1,A
s1
)的表面阻抗；Rs
MAX
为个体(W,φ2,A
s2
)的表面阻抗；S5、将当前各个体和适应度值存储于pbest数组中，获取最优个体并将最优个体储存于gbest数组中；S6、对比当前pbest数组和gbest数组中的个体和适应度值，获取最优个体的适应度值并更新gbest数组；S7、判断是否满足停止条件，若满足停止条件，则停止搜索，并输出矩形槽阵列结构尺寸，否则若不满足，跳至S4。2.根据权利要求1所述的设计最优二次电子发射系数矩形槽阵列结构尺寸的方法，其特征在于，所述计算二次电子发射系数，包括以下步骤：S21、根据初始电子入射参数和垂直入射角度下的金属平滑表面的二次电子发射系数计算不同入射角度下的金属平滑表面的二次电子发射系数并获取二次电子发射系数曲线；所述初始电子入射参数，包括初始电子入射能量、初始电子入射极角、初始电子入射方位角和金属材料的原子序数；S22、根据发生再次碰撞时电子入射参数，依据入射电子与金属碰撞后的碰撞类型计算电子碰撞后电子的出射能量、出射极角、出射方位角；所述发生再次碰撞时电子入射参数，包括电子入射能量、电子入射极角、电子入射方位角以及金属材料的原子序数；S23、基于规则阵列矩形槽结构的尺寸以及入射电子个数，结合电子的出射极角、出射方位角和出射能量，计算电子的碰撞位置；S24、根据出射电子的碰撞位置，判断电子是否逃逸，若存在电子逃逸，则统计逃逸的电子个数；若不存在电子逃逸，则判断电子是否再次碰撞，若再次碰撞，则跳至S23，直...

【专利技术属性】
技术研发人员：白春江，田露，何鋆，崔万照，辜文婷，苗光辉，胡天存，
申请(专利权)人：西安空间无线电技术研究所，
类型：发明
国别省市：