[发明专利]一种基于三维微结构降低二次电子发射的方法

说明书

本发明公开了一种基于三维微结构降低二次电子发射的方法，包括：确定微波部件中沿电磁场传输通道方向的待降低二次电子发射表面；确定三维深度微结构加载区域；采用金属丝构成相交且尾端位于同一平面上的簇形结构；将簇形结构周期性首尾相连，两两编织，构成微结构单元；采用3D打印工艺，在三维深度微结构加载区域逐层加工制备微结构单元，形成三维深度微结构。本发明通过三维堆叠金属丝材料，在空间中形成三维深度微结构，实现二次电子发射的强抑制；同时在电磁场传输通道中控制微结构单元的表面投影尺寸大小，最小化对电性能的影响，最终实现不影响电性能的二次电子发射强抑制的三维深度微结构，具有物理结构稳定、与器件结合度优异等优点。

技术领域

本发明属于空间微波技术领域，尤其涉及一种基于三维微结构降低二次电子发射的方法。

背景技术

当星载大功率微波部件在空间环境中发生微放电时，会导致微波部件表面损坏、功率损耗、信号恶化等，甚至引发气体放电等灾难性硬故障，导致卫星在轨失效。已有研究表明，降低金属微波部件表面二次电子发射时，将有利于提高微波部件微放电阈值，显著提高星载大功率微波系统可靠性，具有广泛的应用前景。

降低二次电子发射的方法主要分为物理方法和化学方法。物理方法通过优选介质材料的二次电子发射系数，并在微波部件表面加载低二次电子发射材料实现微波部件二次电子发射的降低；化学方法通过在微波部件表面通过化学腐蚀、微图形光刻等工艺形成多孔结构，以降低二次电子发射。

上述现有的降低二次电子发射的方法主要存在如下问题：物理方法的局限性主要在于介质材料与金属微波部件的结合度受限；化学方法的局限性主要在于损耗的增加、电性能和其他性能的恶化等。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种基于三维微结构降低二次电子发射的方法，通过三维堆叠金属丝材料，在空间中形成三维深度微结构，实现二次电子发射的强抑制；同时在电磁场传输通道中控制微结构单元的表面投影尺寸大小，最小化对电性能的影响，最终实现不影响电性能的二次电子发射强抑制的三维深度微结构，具有物理结构稳定、与器件结合度优异等优点。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种基于三维微结构降低二次电子发射的方法，包括：

确定微波部件中沿电磁场传输通道方向的待降低二次电子发射表面；

确定微波部件中的三维深度微结构加载区域；

采用金属丝构成相交且尾端位于同一平面上的簇形结构；将簇形结构周期性首尾相连，两两编织，构成微结构单元；

采用3D打印工艺，在三维深度微结构加载区域逐层加工制备微结构单元，形成三维深度微结构，实现二次电子发射的有效降低。

在上述基于三维微结构降低二次电子发射的方法中，确定微波部件中沿电磁场传输通道方向的待降低二次电子发射表面，包括：

根据麦克斯韦方程组与微波部件电磁边界条件，求解得到微波部件中沿电磁场传输方向上任意位置p的电磁场幅度分布p(E,H)；其中，E表示电场幅度，H表示磁场幅度；

根据电场分布得到电场幅度最大值E_m的位置p₁，以p₁为中心，以电场幅度在p₁周围区域下降至处为边界，得到微波部件表面上的投影区域A；

确定待降低二次电子发射表面为包含投影区域A的规则表面区域。

在上述基于三维微结构降低二次电子发射的方法中，三维深度微结构加载区域为：以待降低二次电子发射表面为底面，向微波部件外侧延伸深度d₀的三维空间区域。

在上述基于三维微结构降低二次电子发射的方法中，