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专利号: 2020101245779
申请人: 长安大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种金属二次电子发射系数计算方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1)、确定内二次电子的能量分布函数和内二次电子的跨越势垒的概率函数,根据内二次电子的能量分布函数和内二次电子的跨越势垒的概率函数得到表面处内二次电子的平均出射概率;

步骤2)、计算入射电子运动到表面的内二次电子的数目;

步骤3)、根据入射电子运动到表面的内二次电子的数目和表面处内二次电子的平均出射概率得到二次电子发射系数峰值;

步骤4)、根据入射电子以与金属表面法线方向夹角斜入射进材料内的角度对二次电子发射系数峰值进行修正,得到修正后的二次电子发射系数峰值;

步骤5)、根据二次电子发射系数峰值对应的入射电子能量,计算得到入射电子以与金属表面法线方向夹角斜入射进材料内的角度下的入射电子能量;

步骤6)、根据步骤4)得到的修正后的二次电子发射系数峰值和步骤5)得到的入射电子能量,计算在入射电子以与金属表面法线方向夹角斜入射进材料内的二次电子发射系数;

步骤7)、根据垂直入射背散射电子发射系数计算入射电子以与金属表面法线方向夹角斜入射进材料内得到入射背散射电子发射系数,根据得到的入射背散射电子发射系数,对步骤6)得到的二次电子发射系数进行修正即可得到金属二次电子发射系数。

2.根据权利要求1所述的一种金属二次电子发射系数计算方法,其特征在于,步骤1)中,建立入射电子与材料中的入射深度和二次电子发射关系,即入射深度R(EPE)与入射电子能量EPE满足如下关系式中:

Ek——归一化能量,取值1000eV;

Lk——Lane-Zaffarano常数,取值76nm;

ρr——材料相对于H2O的密度/kg/m3;

其中,α为穿透系数;

建立内二次电子分布函数为:

其中,z为内二次电子到样品表面的距离,N(EPE)为内二次电子的总个数。

3.根据权利要求2所述的一种金属二次电子发射系数计算方法,其特征在于,穿透系数与材料原子序数Z满足如下关系α=1.26+0.46exp(-Z/19.92)。

4.根据权利要求2所述的一种金属二次电子发射系数计算方法,其特征在于,步骤1)中,考虑内二次电子的级联散射过程,内二次电子的能量指数分布:Es是内二次电子的能量,Ev是内二次电子能量的期望值,EF是材料费米能级;A为满足归一化条件系数;

根据能量守恒,所有内二次电子能量之和等于入射电子能量,即有求解得到

SR(Es)dEs代表了内二次电子能量在Es+dEs之间的概率;能量为Es的内二次电子跨越高度为U的势垒的概率为:

5.根据权利要求4所述的一种金属二次电子发射系数计算方法,其特征在于,表面处内二次电子平均出射几率为

6.根据权利要求5所述的一种金属二次电子发射系数计算方法,其特征在于,步骤2)中,计算方向为 的内二次电子运动到材料表面的几率为λ为材料中电子运动的平均自由程;

深度为z处的内二次电子密度为n(z),方向为 的内二次电子数目为根据(6)式可以得到深度在z~z+dz处,运动方向在 的内二次电子运动到表面的数目为:对(8)式积分,求得深度在z~z+dz处的各个方向的内二次电子运动到表面的个数后,通过(3)式的内二次电子的密度,得到深度为z的内二次电子对表面二次电子的贡献为ns(z);因此,表面处内二次电子的总数为入射深度内所有运动到表面的内二次电子的总和:其中

从而得到表面处的内二次电子数目为

7.根据权利要求6所述的一种金属二次电子发射系数计算方法,其特征在于,步骤3)中,根据表面处内二次电子数目,得到二次电子发射系数为:二次电子发射系数峰值对应的入射电子能量为Emax,与该入射电子能量对应的入射深度为Rmax,则有令 得到R′满足方程

α为定,根据(19)式可以得到R′,即可求得Emax为由(1)式可以得到

代入到(17)式得到

其中δmax为二次电子发射系数峰值:

8.根据权利要求7所述的一种金属二次电子发射系数计算方法,其特征在于,入射电子以与金属表面法线方向夹角θ斜入射进材料内时,入射深度为则Rcosθ,得到入射电子在深度方向的分布函数修正为(9)式中计算表面二次电子数目的积分上限应该修正为Rcosθ;令λθ=λ/cosθ,则根据(20)可以得到:Emax对应的δmax为:

从而得到斜入射时的二次电子发射系数计算模型:

9.根据权利要求8所述的一种金属二次电子发射系数计算方法,其特征在于,根据垂直入射背散射电子发射系数的解析表达式:η(EPE,0)=ηmax(1-exp(-EPE/EBS))    (28)其中,ηmax为当入射能量EPE趋近于无穷大时的背散射系数,EBS为背散射修正参数;采用概率统计的方法,得到背散射系数与入射角度θ的关系如下其中,e1和e2为修正参数;将(28)式代入(29)式,可以得到修正的斜入射背散射系数表达式。

10.根据权利要求9所述的一种金属二次电子发射系数计算方法,其特征在于,根据修正的斜入射背散射系数表达式,将式(27)和式(29)相加计算得到考虑入射电子能量和入射角度的二次电子发射系数:σ(EPE,θ)=δ(EPE,θ)+η(EPE,θ)     (30)。