表面粗糙度对热阴极本征发射度的影响

• 作者: 刘平 彭宇飞 彭小钰 李建北 石金水 秦臻 陈弹蛋 龙继东
• 来源期刊: 真空电子技术
• 学科: 物理学
• 关键词: 热阴极 有限差分 电磁场粒子仿真 本征发射度 粗糙度
• 年，卷（期）: 2019,（6）
• 所属期刊栏目: 理论与设计
• 页码范围: 67-71,79
• 页数: 6页
• 分类号: O462
• 字数: 3990字
• 语种: 中文
• DOI: 10.16540/j.cnki.cn11-2485/tn.2019.06.10

摘要

本文推导了热阴极表面粗糙特征影响均方根本征发射度的理论形式,并结合仿真方法分析了粗糙幅度、周期以及外加电场对束流发射度的影响.首先,针对二维余弦表面形貌,首次推导了粗糙特征影响热阴极本征发射度的完整理论形式.理论解表明发射度随着粗糙幅度增加而增加,随粗糙周期增加而降低,随外加电场近似为正比关系.随后,基于有限差分粒子仿真程序YYPICMC,分析了二维余弦表面粗糙特征对本征发射度的影响,仿真结果与理论解有显著差异:当粗糙幅度增加到一定值后,发射度增长系数趋于平缓;当粗糙周期很小时,发射度增长系数也趋于一个较低的值,而非随着周期减小而迅速增大.结合发射电流随粗糙特征的变化、粒子轨迹随外电场的变化以及空间电荷效应对发射度增长的影响,对引起这种差异的机制进行了深入分析,结果表明这种差异是由理论解本身的局限性造成时.最后,针对理论模型的局限性,提出了引入“曲面比效应”和“初始粒子损失效应”改进“发射度-粗糙度”理论模型的思路.