0~89°的金屬二次電子發(fā)射系數的通式

2015-03-29 謝愛根 南京信息工程大學物理與光電工程學院

  根據二次電子發(fā)射的物理特性和過程,以θ角射入原子序數為Z 的金屬的每個原電子發(fā)射的二次電子數(δPEθZ)、原電子的入射能量(Wp0)、cosθ和參數Y(θ,Z)之間的關系被推導出來了。根究實驗結果,得出Wp0為2~10keV的比率βθ、Wp0和cosθ之間的關系式。根據二次電子發(fā)射系數δθ和二次電子發(fā)射系數δ0之間的關系,Wp0為2~10keV的δθ、δ0、背散射系數η0、背散射系數ηθ、參數Y(θ,Z)、Wp0和cosθ之間的關系式(r)被推導出。根據r、實驗結果、ηθ和η0的表達式,得出參數Y(θ,Z)、Z 和θ 之間的關系式。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的通式被推導出。用該通式計算出來的二次電子發(fā)射系數與實驗的鋁、鎳、鉛和鈹二次電子發(fā)射系數分別進行了比較。結果表明:推導的二次電子發(fā)射系數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。

  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(δ),因此,δ的表達式是一個重要的研究課題,很多科技工作者已經研究了δ 的表達式。在航天器表面充電的計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(δθ),因此,一些科技工作者已經研究了δθ,并且給出了簡單的關系式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,m 取決于材料的原子序數(Z)。在推導關系式δθ=δ0(cosθ)-m 的過程中,科技工作者沒有把背散射系數(ηθ)隨著θ增大而增大考慮進去,因此,這些關系式只能對θ=0~60°的二次電子發(fā)射系數作出估算。我們已經推導出以δ0、ηθ、原電子以入射角θ=0°射入材料的背散射系數(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(ηθ)隨著θ 增大而增大考慮進去了;但是,三個因素沒有被考慮進去,即:原電子在5/(αcosθ)(5/α是內二次電子的最大逸出深度)范圍內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去,原電子的射程(R)小于5/(αcosθ)(θ>85°)沒有被考慮進去,ηθ隨著Z 增大而增大也沒有被考慮進去,因此,以前推導的δθ表達式只能對θ=0~80°的二次電子發(fā)射系數作出估算?臻g科學需要使用θ=0~89°二次電子發(fā)射系數的表達式。

  根據二次電子發(fā)射的物理特性和過程、二次電子發(fā)射系數參數之間的關系和實驗結果,推導出以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的表達式。因為本文在推導δθ的表達式過程中,把上述三個因素都考慮進去,δθ表達式能對θ=0~89°二次電子發(fā)射系數作出估算。把本文推導計算出的δθ與一些實驗的δθ進行比較,結果表明:本文推導的δθ表達式能對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的δθ表達式對θ=0~89°和Wp0為2~10keV的δθ作出估算。

  結論

  根據二次電子發(fā)射的物理特性和過程、二次電子發(fā)射系數參數之間的關系和實驗結果,推導出以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。用該通式計算的二次電子發(fā)射系數與實驗的鋁、鎳、鉛和鈹二次電子發(fā)射系數符合得很好。因此,本文推導的二次電子發(fā)射系數的通式可以用來估計Wp0為2~10keV和θ為0~89°的金屬二次電子發(fā)射系數。