Vaughan模型二次电子能谱对空间微波部件微放电效应的影响分析①

张 娜，崔万照，王 瑞，白春江

(中国空间技术研究院西安分院，空间微波技术重点实验室，西安 710000)

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航天领域的微放电效应是空间微波部件性能退化或失效的一种重要机制[1-2]，其一旦发生将导致谐振类设备失谐、噪声电平抬高、输出功率下降，甚至引发低气压放电，损坏微波部件表面，进而缩短微波部件寿命甚至造成微波部件永久性失效，最终影响通信信道乃至整个微波传输系统彻底失效[3]。

当微放电发生时，空间微波部件，包括多工器、滤波器、开关、环形器、天线馈源等，在真空环境下自由电子经过微波场的加速轰击部件表面，引发材料表面的二次电子发射，这些发射的二次电子在反向微波场的加速下再次轰击部件表面，该过程循环往复，当满足一定条件后，电子将会出现几何级增加，从而形成二次电子倍增过程。该过程中，描述二次电子发射过程的特性参量——二次电子产额(Secondary Electron Yield, SEY)、二次电子能谱(Secondary Electron Spectrum, SES)和出射角分布分别决定了微放电形成过程中微波部件内运动的电子数目、电子从部件表面出射的初速度以及电子出射时的初始方向。

研究表明二次电子发射特性参量对微放电效应有重要影响[4]。Vaughan模型[5]和Furman模型[6]通常被用于描述微放电形成过程及阈值预测中的SEY，Rice[7]比较了这两种模型在预测微波部件微放电阈值方面的一致性，仿真结果表明采用Furman模型的敏感区域范围比Vaughan模型更大，通过改进低能段的Vaughan模型能够得到与Furman模型一致的敏感区域。……