设计最优二次电子发射系数圆柱孔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圆柱孔阵列结构尺寸的方法，包括以下步骤：S1、建立规则阵列圆柱孔陷阱结构的尺寸范围；S2、将规则阵列圆柱孔陷阱结构的尺寸看做种群中的个体，对所有个体进行二进制编码，形成二进制编码位串，并对每个个体逐一进行编号；S3、根据规则阵列圆柱孔陷阱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；S4、基于工作频率以及规则阵列圆柱孔陷阱结构的尺寸计算表面阻抗；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。微波部件微放电的抑制提供支撑。微波部件微放电的抑制提供支撑。

【技术实现步骤摘要】
设计最优二次电子发射系数圆柱孔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圆柱孔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规则阵列圆柱孔陷阱结构的二次电子发射系数的同时兼顾由于构造陷阱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圆柱孔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圆柱孔阵列结构尺寸的方法，包括以下步骤：
[0008]S1、建立规则阵列圆柱孔陷阱结构的尺寸范围，记迭代次数N为1；
[0009]S2、将规则阵列圆柱孔陷阱结构的尺寸看做种群中的个体，对所有个体进行二进制编码，形成二进制编码位串，并对每个个体逐一进行编号；
[0010]所述二进制编码位串由长度为L1的孔隙率的二进制编码和长度为L2的规则阵列圆柱孔陷阱结构的深宽比的二进制编码组成；
[0011]S3、根据规则阵列圆柱孔陷阱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；
[0012]S4、基于工作频率以及规则阵列圆柱孔陷阱结构的尺寸计算表面阻抗；
[0013]所述规则阵列圆柱孔陷阱结构的尺寸，表示为：(2a,φ,A
s
)，a为每个圆柱孔的半径，φ为孔隙率且φ的区间范围为φ∈[φ1,φ2]，A
s
为每个圆柱孔的深宽比且A
s
的区间范围为A
s
∈[A
s1
,A
s2
]；
[0014]S5、根据计算各个体的适应度值，
[0015]其中，R
s
(2a,φ,A
s
)为个体(2a,φ,A
s
)的表面阻抗；δ
SEY
(2a,φ,A
s
)表示个体(2a,φ,A
s
)对应的二次电子发射系数；As为每个圆柱孔的深宽比且As的区间范围为As∈[A
s1
,A
s2
]，φ的取值范围为φ∈[φ1,φ2]，SEY
MAX
为个体(2a,φ1,A
s1
)的最大二次电子发射系数；SEY
MIN
为个体(2a,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(2a,φ1,A
s1
)的表面阻抗；Rs
MAX
为个体(2a,φ2,A
s2
)的表面阻抗；
[0016]S6、判断是否达到停止条件，若达到了停止条件，则该个体为最优个体，并跳至S8；否则采用轮盘赌策略，从种群中选择个体进行遗传操作，形成新一代种群，将迭代次数加1，跳至S3；
[0017]所述停止条件包括预设的运算精度或迭代次数，具体为：
[0018]判断个体的适应度值是否为设定的最小适应度值；
[0019]若个体的适应度值为设定的最小适应度值，则该个体为最优个体；
[0020]S8、将该个体的二进制编码位串进行解码，得到该个体对应的结构尺寸参数，所述个体对应的结构尺寸参数包括圆柱孔直径，深宽比，孔隙率；
[0021]S9、若个体的适应度值不是设定的最小适应度值，则判断迭代次数是否为最大迭代次数；
[0022]S10、若迭代次数为最大迭代次数，则该个体为最优个体，并跳至S8；
[0023]S11、若迭代次数不是最大迭代次数，则采用轮盘赌策略，从种群中选择个体进行遗传操作，形成新一代种群，记迭代次数N为N+1，跳至S3。
[0024]作为本专利技术的进一步优选，所述计算二次电子发射系数，包括以下步骤：
[0025]S31、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；
[0026]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；
[0027]S32、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；
[0028]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；
[0029]S33、基于规则阵列圆柱孔陷阱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；
[0030]S34、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S33，直至规则阵列圆柱孔陷阱结构的内部不存在电子，更新逃逸的电子个数；
[0031]S35、通过S33得到的逃逸的电子个数以及入射电子个数计算规则阵列圆柱孔陷阱结构的二次电子发射系数；
[0032]S36、基于规则阵列圆柱孔陷阱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金属规则阵列陷阱结构表面总的二次电子发射系数。
[0033]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：
[0034]S311、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；
[0035]S312、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圆柱孔阵列结构尺寸的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、建立规则阵列圆柱孔陷阱结构的尺寸范围，记迭代次数N为1；S2、将规则阵列圆柱孔陷阱结构的尺寸看做种群中的个体，对所有个体进行二进制编码，形成二进制编码位串，并对每个个体逐一进行编号；所述二进制编码位串由长度为L1的孔隙率的二进制编码和长度为L2的规则阵列圆柱孔陷阱结构的深宽比的二进制编码组成；S3、根据规则阵列圆柱孔陷阱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；S4、基于工作频率以及规则阵列圆柱孔陷阱结构的尺寸计算表面阻抗；所述规则阵列圆柱孔陷阱结构的尺寸，表示为：(2a,φ,A
s
)，a为每个圆柱孔的半径，φ为孔隙率且φ的区间范围为φ∈[φ1,φ2]，A
s
为每个圆柱孔的深宽比且A
s
的区间范围为A
s
∈[A
s1
,A
s2
]；S5、根据计算各个体的适应度值，其中，R
s
(2a,φ,A
s
)为个体(2a,φ,A
s
)的表面阻抗；δ
SEY
(2a,φ,A
s
)表示个体(2a,φ,A
s
)对应的二次电子发射系数；As为每个圆柱孔的深宽比且As的区间范围为As∈[A
s1
,A
s2
]，φ的取值范围为φ∈[φ1,φ2]，SEY
MAX
为个体(2a,φ1,A
s1
)的最大二次电子发射系数；SEY
MIN
为个体(2a,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(2a,φ1,A
s1
)的表面阻抗；Rs
MAX
为个体(2a,φ2,A
s2
)的表面阻抗；S6、判断是否达到停止条件，若达到了停止条件，则该个体为最优个体，并跳至S8；否则采用轮盘赌策略，从种群中选择个体进行遗传操作，形成新一代种群，将迭代次数加1，跳至S3；所述停止条件包括预设的运算精度或迭代次数，具体为：判断个体的适应度值是否为设定的最小适应度值；若个体的适应度值为设定的最小适应度值，则该个体为最优个体；S8、将该个体的二进制编码位串进行解码，得到该个体对应的结构尺寸参数，所述个体对应的结构尺寸参数包括圆柱孔直径，深宽比，孔隙率；S9、若个体的适应度值不是设定的最小适应度值，则判断迭代次数是否为最大迭代次数；S10、若迭代次数为最大迭代次数，则该个体为最优个体，并跳至S8；S11、若迭代次数不是最大迭代次数，则采用轮盘赌策略，从种群中选择个体进行遗传操作，形成新一代种群，记迭代次数N为N+1，跳至S3。2.根据权利要求1所述的设计最优二次电子发射系数圆柱孔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：S31、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；S32、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；S33、基于规则阵列圆柱孔陷阱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；S34、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S33，直至规则阵列圆柱孔陷阱结构的内部不存在电子，更新逃逸的电子个数；S35、通过S33得到的逃逸的电子个数以及入射电子个数计算规则阵列圆柱孔陷阱结构的二次电子发射系数；S36、基于规则阵列圆柱孔陷阱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金属规则阵列陷阱结构表面总的二次电子发射系数。3.根据权利要求2中所述的设计最优二次电子发射系数圆柱孔阵列结构尺寸的方法，其特征在于，所述计算不同入射角度下金属...

【专利技术属性】
技术研发人员：白春江，田露，何鋆，辜文婷，黄微波，杨晶，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：