一种周期性孔隙介质表面二次电子发射特性确定方法，首先确定介质材料的材料特性、表面周期性孔隙特性、射频电磁场、静电荷积累场、静态磁场和初始电子信息，然后确定介质材料表面孔隙中的各个电子运动轨迹、电子与孔隙边界碰撞前运动时间，进而计算得到电子与孔隙边界的碰撞角度、碰撞能量，最后根据各个电子与孔隙边界碰撞后的二次电子出射信息，结合电子运动轨迹方程与孔隙边界条件，判断电子是否从孔隙中出射，得到周期性孔隙介质材料表面二次电子发射特性。
1.一种周期性孔隙介质表面二次电子发射特性确定方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)确定介质材料的材料特性、表面周期性孔隙特性；
(2)确定介质材料表面的射频时变电场ERF、静电荷积累场Edc、静态磁场B0、初始电子信息，其中，初始电子信息包括初始电子数目N、第i个电子的初始位置Sini、第i个电子的初始速度Vini、第i个电子的初始入射能量Eini、第i个电子的初始角度向量θini，i＝1，2……，N，N为正整数，各个电子的初始入射能量Eini均相同；
(3)根据洛伦兹方程确定具有周期性孔隙结构的介质材料表面各个电子的运动轨迹方程；
(4)根据电子在静态磁场作用下作回旋运动的轨迹、孔隙圆周边界条件确定电子与孔隙边界的圆周相交条件，确定第i个电子与孔隙圆周边界相交的时间tr(i)；根据电子在射频电磁场和积累电荷场作用下变速直线运动轨迹、孔隙深度边界条件确定电子与孔隙边界的直线相交条件，确定第i个电子的直线运动时间tz(i)；确定电子与孔隙边界碰撞前运动时间为t0(i)＝min(tr(i),tz(i))；根据电子与孔隙边界碰撞前运动时间结合电子运动轨迹方程计算得到第i个电子与孔隙边界的碰撞角度θ(i)、碰撞能量E(i)；
(5)结合介质材料的二次电子发射特性，根据第i个电子与孔隙边界的碰撞角度θ(i)、碰撞能量E(i)确定第i个电子的二次电子出射信息，包括二次电子出射数目δn(i)、第j个二次电子的出射角度θn(j)与出射能量En(j)，其中j＝1，2，……δn(i)，为正整数；
(6)根据第i个电子的二次电子出射信息，结合洛伦兹方程与介质材料的孔隙边界条件，确定第i个电子出射的δn(i)个二次电子是否逃逸出孔隙，若逃逸成功，则前i个电子的出射电子数目δi加上逃逸成功的二次电子数目，否则转入步骤(3)直到获得N个初始电子的最终出射电子数目δN和每个出射电子的出射角度与出射能量，其中，δ0＝0；
(7)根据介质材料的二次电子发射特性、表面周期性孔隙所占表面积与介质总表面积比率ρ，得到周期性孔隙介质表面二次电子发射系数δT；
(8)改变介质材料表面周期性孔隙特性，转入步骤(2)获得不同特性的周期性孔隙介质表面二次电子发射特性，直至满足二次电子发射系数目标值。
2.根据权利要求1所述的一种周期性孔隙介质表面二次电子发射特性确定方法，其特征在于：所述的确定介质材料的材料特性包括相对介电常数εr、二次电子发射特性系数，其中，二次电子发射特性系数包括垂直入射时介质材料的最大二次电子发射系数δmax0、垂直入射时介质材料的最大二次电子发射系数δmax0对应入射电子能量Emax0、垂直入射时介质材料的二次电子发射系数为1时的最小对应入射电子能量Emin；所述的确定表面周期性孔隙特性包括表面周期性孔隙所占表面积与介质总表面积比率ρ、孔隙宽度λa、高度λh、宽度深度比值Sr＝λa/λh、孔隙周期性间距λb。
3.根据权利要求2所述的一种周期性孔隙介质表面二次电子发射特性确定方法，其特征在于：所述的根据洛伦兹方程确定具有周期性孔隙结构的介质材料表面各个电子的运动轨迹方程的方法为：根据洛伦兹方程确定具有周期性孔隙结构的孔隙介质材料表面的电子受ERF、Edc和B0作用后的运动轨迹方程为，其中，v(i,t)为第i个电子在时刻t时的运动速度且v(i,t)＝[vx(i,t) vy(i,t) vz(i,t)]，ω0为射频电磁场ERF的工作角频率， 为射频电磁场的初始相位，m为电子的单位质量
9.11×10-31kg，e为电子的单位电荷量1.6×10-19C；vx(i,t)为第i个电子在时刻t的电子运动速度沿x轴方向的分量，vy(i,t)为第i个电子在时刻t的电子运动速度沿y轴方向的分量，vz(i,t)为第i个电子在时刻t的电子运动速度沿z轴方向的分量；
vy(i,t)＝vy0(i)cosΩt-vz0sinΩt
vz(i,t)＝vz0(i)cosΩt+vy0sinΩt
其中，α为初始角度为θini的第i个电子与X轴夹角，β为初始角度为θini的第i个电子与Y轴夹角。
4.根据权利要求3所述的一种周期性孔隙介质表面二次电子发射特性确定方法，其特征在于：所述的根据电子在静态磁场作用下作回旋运动的轨迹、孔隙圆周边界条件确定电子与孔隙边界的圆周相交条件，确定第i个电子与孔隙圆周边界相交的时间的计算方法为：根据第i个电子初始速度Vini和静态磁场B0确定电子回旋运动曲线方程，与孔隙圆周边界的曲线方程联立求解，若方程无解，则第i个电子与孔隙边界不相交，tr(i)为无穷大；若方程有解，则解为交点位置；根据交点位置与第i个电子的初始位置Sini分别在电子回旋运动曲线上对应的弧度长短，确定实际交点位置为对应弧度较短的交点，记录实际交点位置与初始位置之间弧度为la；则第i个电子与孔隙圆周边界相交的时间为tr(i)＝la/Ω。
5.根据权利要求4所述的一种周期性孔隙介质表面二次电子发射特性确定方法，其特征在于：所述的根据电子在射频电磁场ERF和积累电荷场Edc作用下变速直线运动轨迹、孔隙深度边界条件确定电子与孔隙边界的直线相交条件，确定第i个电子的直线运动时间的计算方法为：根据第i个电子初始速度Vini、射频电磁场ERF和积累电荷场Edc确定电子变速直线运动方程，与孔隙边界的曲线方程联立求解，若方程无解，则第i个电子与孔隙边界不相交，时间为无穷大；若方程有解，则解为交点位置；记录交点位置与初始位置之间间距为h，根据电子变速直线运动方程得到tz(i)。
6.根据权利要求5所述的一种周期性孔隙介质表面二次电子发射特性确定方法，其特征在于：所述的得到第i个电子与孔隙边界的碰撞角度、碰撞能量的计算方法为：其中，n为介质材料孔隙边界上在电子碰撞位置处的单位法向量。
7.根据权利要求6所述的一种周期性孔隙介质表面二次电子发射特性确定方法，其特征在于：结合介质材料的二次电子发射特性，根据第i个电子与孔隙边界的碰撞角度θ(i)、碰撞能量E(i)确定第i个电子的二次电子出射信息，包括二次电子出射数目δn(i)、第j个二次电子的出射角度θn(j)与出射能量En(j)的方法为：其中，
其中，δmax0为垂直入射时介质材料最大二次电子发射系数、Emax0为垂直入射时的最大二次电子发射系数δmax0对应的入射电子能量；
在0到1的范围内按照均匀分布函数产生随机数a，确定第j个二次电子的出射角度为，确定第j个二次电子的出射能量为，其中，Ea为0到50之间按照正态分布函数产生的随机数。
8.根据权利要求7所述的一种周期性孔隙介质表面二次电子发射特性确定方法，其特征在于：所述的根据介质材料的二次电子发射特性、表面周期性孔隙所占表面积与介质总表面积比率ρ和得到周期性孔隙介质表面在入射电子能量为Eini时二次电子发射系数的方法为：其中，δini为无孔隙介质材料在入射电子能量为Eini时的二次电子发射系数。
9.一种计算机可读存储介质，所述的计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述的计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-权利要求8任一所述方法的步骤。
10.一种周期性孔隙介质表面二次电子发射特性确定终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于：所述的处理器执行所述的计算机程序时实现如权利要求1-权利要求8任一所述方法的步骤。
一种周期性孔隙介质表面二次电子发射特性确定方法
技术领域
[0001] 本发明涉及表面材料科学与技术领域，特别是一种周期性孔隙介质表面二次电子发射特性确定方法。
背景技术
[0002] 航天器大功率微波部件的高微放电风险是影响航天器有效载荷长寿命、高可靠性的关键性因素，也是大功率应用下卫星最严重的单点失效环节。对于后续更高功率需求，微放电问题将成为大功率通信、导航、雷达等卫星关键性技术瓶颈与最大的挑战。
[0003] 材料表面的二次电子发射系数是决定微波部件微放电阈值最为关键的因素。根据欧洲空间局及其下属研究结构的研究结果表明，表面孔隙结构对于金属材料而言是一种行之有效的二次电子发射抑制方法，实验验证了表面孔隙结构微波部件微放电抑制效果。对于金属材料而言，已经建立了表面孔隙结构中的电子轨迹追踪方法与表面二次电子发射特性计算方法，获得了低二次电子发射特性分析与确定，并成功实现应用。
[0004] 然而，对于介质微波部件或加载介质材料的微波部件而言，影响因素更多，电子运动轨迹更为复杂，需要重新建立新的电子轨迹追踪算法与二次电子发射特性分析方法。主要技术困难在于，首先，电子在金属表面孔隙中的匀速直线运动变为介质表面孔隙中的变速回旋运动，计算方法更为复杂；其次，介质表面二次电子发射特性对微放电的影响关系不再是单一的二次电子发射系数小于1时不发生微放电，需要根据动态电荷积累情况重新建立不发生微放电的边界条件，求解过程更为复杂。
发明内容
[0005] 本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出了一种周期性孔隙介质表面二次电子发射特性确定方法，在考虑了介质表面电荷积累与磁性介质表面外加磁场偏置的前提下，实现了介质表面二次电子发射特性的计算，获得了一定孔隙形貌结构下介质表面的二次电子出射产额，实现了二次电子发射的降低与有效抑制，后续推广应用将为星载大功率介质微波部件微放电阈值的大幅度提升提供新的途径，具有广阔的市场应用前景。
[0006] 本发明的技术解决方案是：一种周期性孔隙介质表面二次电子发射特性确定方法，包括如下步骤：
[0007] (1)确定介质材料的材料特性、表面周期性孔隙特性；
[0008] (2)确定介质材料表面的射频时变电场ERF、静电荷积累场Edc、静态磁场B0、初始电子信息，其中，初始电子信息包括初始电子数目N、第i个电子的初始位置Sini、第i个电子的初始速度Vini、第i个电子的初始入射能量Eini、第i个电子的初始角度向量θini，i＝1，2……，N，N为正整数，各个电子的初始入射能量Eini均相同；
[0009] (3)根据洛伦兹方程确定具有周期性孔隙结构的介质材料表面各个电子的运动轨迹方程；
[0010] (4)根据电子在静态磁场作用下作回旋运动的轨迹、孔隙圆周边界条件确定电子与孔隙边界的圆周相交条件，确定第i个电子与孔隙圆周边界相交的时间tr(i)；根据电子在射频电磁场和积累电荷场作用下变速直线运动轨迹、孔隙深度边界条件确定电子与孔隙边界的直线相交条件，确定第i个电子的直线运动时间tz(i)；确定电子与孔隙边界碰撞前运动时间为t0(i)＝min(tr(i),tz(i))；根据电子与孔隙边界碰撞前运动时间结合电子运动轨迹方程计算得到第i个电子与孔隙边界的碰撞角度θ(i)、碰撞能量E(i)；
[0011] (5)结合介质材料的二次电子发射特性，根据第i个电子与孔隙边界的碰撞角度θ(i)、碰撞能量E(i)确定第i个电子的二次电子出射信息，包括二次电子出射数目δn(i)、第j个二次电子的出射角度θn(j)与出射能量En(j)，其中j＝1，2，……δn(i)，为正整数；
[0012] (6)根据第i个电子的二次电子出射信息，结合洛伦兹方程与介质材料的孔隙边界条件，确定第i个电子出射的δn(i)个二次电子是否逃逸出孔隙，若逃逸成功，则前i个电子的出射电子数目δi加上逃逸成功的二次电子数目，否则转入步骤(3)直到获得N个初始电子的最终出射电子数目δN和每个出射电子的出射角度与出射能量，其中，δ0＝0；
[0013] (7)根据介质材料的二次电子发射特性、表面周期性孔隙所占表面积与介质总表面积比率ρ和得到周期性孔隙介质表面二次电子发射系数δT；
[0014] (8)改变介质材料表面周期性孔隙特性，转入步骤(2)获得不同特性的周期性孔隙介质表面二次电子发射特性，直至满足二次电子发射系数目标值。
[0015] 所述的确定介质材料的材料特性包括相对介电常数εr、二次电子发射特性系数，其中，二次电子发射特性系数包括垂直入射时介质材料的最大二次电子发射系数δmax0、垂直入射时介质材料的最大二次电子发射系数δmax0对应入射电子能量Emax0、垂直入射时介质材料的二次电子发射系数为1时的最小对应入射电子能量Emin；所述的确定表面周期性孔隙特性包括表面周期性孔隙所占表面积与介质总表面积比率ρ、孔隙宽度λa、高度λh、宽度深度比值Sr＝λa/λh、孔隙周期性间距λb。
[0016] 所述的根据洛伦兹方程确定具有周期性孔隙结构的介质材料表面各个电子的运动轨迹方程的方法为：
[0017] 根据洛伦兹方程确定具有周期性孔隙结构的孔隙介质材料表面的电子受ERF、Edc和B0作用后的运动轨迹方程为，
[0018]
[0019] 其中，v(i,t)为第i个电子在时刻t时的运动速度且v(i,t)＝[vx(i,t)vy(i,t)vz(i,t)]，ω0为射频电磁场ERF的工作角频率， 为射频电磁场的初始相位，m为电子的单位质量9.11×10-31kg，e为电子的单位电荷量1.6×10-19C；vx(i,t)为第i个电子在时刻t的电子运动速度沿x轴方向的分量，vy(i,t)为第i个电子在时刻t的电子运动速度沿y轴方向的分量，vz(i,t)为第i个电子在时刻t的电子运动速度沿z轴方向的分量；
[0020]
[0021] vy(i,t)＝vy0(i)cosΩt-vz0sinΩt
[0022] vz(i,t)＝vz0(i)cosΩt+vy0sinΩt
[0023] 其中，
[0024] vx0(i)＝Vinicosα
[0025] vy0＝Vinisinαcosβ
[0026] vz0＝Vinisinαsinβ
[0027]
[0028] 其中，α为初始角度为θini的第i个电子与X轴夹角，β为初始角度为θini的第i个电子与Y轴夹角。
[0029] 所述的根据电子在静态磁场作用下作回旋运动的轨迹、孔隙圆周边界条件确定电子与孔隙边界的圆周相交条件，确定第i个电子与孔隙圆周边界相交的时间的计算方法为：
[0030] 根据第i个电子初始速度Vini和静态磁场B0确定电子回旋运动曲线方程，与孔隙圆周边界的曲线方程联立求解，若方程无解，则第i个电子与孔隙边界不相交，tr(i)为无穷大；若方程有解，则解为交点位置；根据交点位置与第i个电子的初始位置Sini分别在电子回旋运动曲线上对应的弧度长短，确定实际交点位置为对应弧度较短的交点，记录实际交点位置与初始位置之间弧度为la；则第i个电子与孔隙圆周边界相交的时间为tr(i)＝la/Ω。
[0031] 所述的根据电子在射频电磁场ERF和积累电荷场Edc作用下变速直线运动轨迹、孔隙深度边界条件确定电子与孔隙边界的直线相交条件，确定第i个电子的直线运动时间的计算方法为：
[0032] 根据第i个电子初始速度Vini、射频电磁场ERF和积累电荷场Edc确定电子变速直线运动方程，与孔隙边界的曲线方程联立求解，若方程无解，则第i个电子与孔隙边界不相交，时间为无穷大；若方程有解，则解为交点位置；记录交点位置与初始位置之间间距为h，根据电子变速直线运动方程得到tz(i)。
[0033] 所述的得到第i个电子与孔隙边界的碰撞角度、碰撞能量的计算方法为：
[0034]
[0035]
[0036] 其中，n为介质材料孔隙边界上在电子碰撞位置处的单位法向量。
[0037] 结合介质材料的二次电子发射特性，根据第i个电子与孔隙边界的碰撞角度θ(i)、碰撞能量E(i)确定第i个电子的二次电子出射信息，包括二次电子出射数目δn(i)、第j个二次电子的出射角度θn(j)与出射能量En(j)的方法为：
[0038]
[0039] 其中，
[0040]
[0041] 其中，δmax0为垂直入射时介质材料最大二次电子发射系数、Emax0为垂直入射时的最大二次电子发射系数δmax0对应的入射电子能量；
[0042] 在0到1的范围内按照均匀分布函数产生随机数a，确定第j个二次电子的出射角度为，
[0043]
[0044] 确定第j个二次电子的出射能量为，
[0045]
[0046] 其中，Ea为0到50之间按照正态分布函数产生的随机数。
[0047] 根据介质材料的二次电子发射特性、表面周期性孔隙所占表面积与介质总表面积比率ρ和得到周期性孔隙介质表面在入射电子能量为Eini时二次电子发射系数：
[0048]
[0049] 其中，δini为无孔隙介质材料在入射电子能量为Eini时的二次电子发射系数。
[0050] 一种计算机可读存储介质，所述的计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述的计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-权利要求8任一所述方法的步骤。
[0051] 一种周期性孔隙介质表面二次电子发射特性确定终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述的处理器执行所述的计算机程序时实现如权利要求1-权利要求8任一所述方法的步骤。
[0052] 本发明与现有技术相比的优点在于：
[0053] 本发明通过分析介质表面电荷积累与磁性介质表面外加磁场偏置对电子运动轨迹的影响，实现了具有周期性孔隙介质表面二次电子发射特性的计算，获得了一定孔隙形貌结构下介质表面的二次电子出射产额，实现了二次电子发射的降低与有效抑制，为星载大功率介质微波部件微放电阈值的大幅度提升提供了一种新的途径，具有很好的使用价值。
附图说明
[0054] 图1为介质材料表面周期性孔隙结构形状示意图；
[0055] 图2为具有周期性孔隙介质表面二次电子发射特性计算流程；
[0056] 图3为具有不同周期性孔隙结构参数Sr的磁性介质表面二次电子发射特性计算结果；
[0057] 图4为具有不同周期性孔隙结构参数λa的磁性介质表面二次电子发射特性计算结果。
具体实施方式
[0058] 本发明克服现有技术的不足，提供了一种周期性孔隙介质表面二次电子发射特性确定方法，在考虑了介质表面电荷积累与磁性介质表面外加磁场偏置的前提下，实现了表面二次电子发射特性的计算，获得了一定孔隙形貌结构下介质表面的二次电子出射产额，实现了二次电子发射的降低与有效抑制，后续推广应用将为星载大功率介质微波部件微放电阈值的大幅度提升提供新的途径，具有广阔的市场应用前景。
[0059] 一种周期性孔隙介质表面二次电子发射特性确定包括如下步骤：
[0060] (1)确定介质材料的材料特性和表面周期性孔隙特性，包括相对介电常数εr和二次电子发射特性系数，其中，二次电子发射特性系数包括垂直入射时介质材料的最大二次电子发射系数δmax0、垂直入射时介质材料的最大二次电子发射系数δmax0对应入射电子能量Emax0、垂直入射时介质材料的二次电子发射系数为1时的最小对应入射电子能量Emin；如图1所示，确定表面周期性孔隙特性，包括表面周期性孔隙为垂直于介质材料表面分布的圆柱形孔隙，表面周期性孔隙所占表面积与介质总表面积比率ρ、孔隙宽度λa、高度λh、宽度深度比值Sr＝λa/λh、孔隙周期性间距λb；
[0061] (2)如图2所示，确定介质材料表面的射频时变电场ERF为垂直于介质材料表面方向、静电荷积累场Edc为垂直于介质材料表面方向和静态磁场B0为垂直于介质材料表面方向，确定初始电子信息，包括初始电子数目N、初始位置Sini为圆柱形孔隙上开口面上圆心位置，坐标为xi(0，0，0)、初始速度Vini、第i个电子的初始入射能量Eini、第i个电子的初始角度向量θini，i＝1，2……，N，N为正整数，各个电子的初始入射能量Eini均相同；
[0062] (3)根据洛伦兹方程确定具有周期性孔隙结构的孔隙介质材料表面的电子受、和作用后的运动轨迹方程为，
[0063]
[0064] 式中ω0为射频电磁场ERF的工作角频率， 为射频电磁场ERF的初始相位，m为电子的单位质量9.11×10-31kg，e为电子的单位电荷量1.6×10-19C，v(i,t)为第i个电子在时刻t时的运动速度且v(i,t)＝[vx(i,t)vy(i,t)vz(i,t)]，求解得到第i个电子在直角坐标系中沿x,y,z方向的运动速度分量分别为，
[0065]
[0066] vy(i,t)＝vy0(i)cosΩt-vz0sinΩt (3)
[0067] vz(i,t)＝vz0(i)cosΩt+vy0sinΩt (4)
[0068] 其中，
[0069] vx0(i)＝Vinicosα (5)
[0070] vy0＝Vinisinαcosβ (6)
[0071] vz0＝Vinisinαsinβ (7)
[0072]
[0073] 其中，α为初始角度为θini的第i个电子与X轴夹角，β为初始角度为θini的第i个电子与Y轴夹角；
[0074] (4)根据第i个电子初始速度Vini和静态磁场B0确定电子回旋运动曲线方程，与孔隙圆周边界的曲线方程联立求解，若方程无解，则第i个电子与孔隙边界不相交，tr(i)为无穷大；若方程有解，则解为交点位置；根据交点位置与第i个电子的初始位置Sini分别在电子回旋运动曲线上对应的弧度长短，确定实际交点位置为对应弧度较短的交点，记录实际交点位置与初始位置之间弧度为la；则第i个电子与孔隙圆周边界相交的时间为tr(i)＝la/Ω；
[0075] 根据第i个电子初始速度Vini、射频电磁场ERF和积累电荷场Edc确定电子变速直线运动方程，与孔隙边界的曲线方程联立求解，若方程无解，则第i个电子与孔隙边界不相交，时间为无穷大；若方程有解，则解为交点位置；记录交点位置与初始位置之间间距为h，根据电子变速直线运动方程得到tz(i)；
[0076] 取tr(i)与tz(i)中的最小值，确定电子运动碰撞前运动时间为t0(i)＝min(tr(i),tz(i))；
[0077] 计算得到第i个电子与孔隙边界的碰撞角度、碰撞能量为：
[0078]
[0079]
[0080] 其中，n为介质材料孔隙边界上与电子碰撞位置处的单位法向量；
[0081] (5)结合介质材料的二次电子发射特性，根据第i个电子与孔隙边界的碰撞角度θ(i)、碰撞能量E(i)确定第i个电子的二次电子出射信息，包括二次电子出射数目δn(i)、第j个二次电子的出射角度θn(j)与出射能量En(j)的方法为：
[0082]
[0083] 其中，
[0084]
[0085] 其中，δmax0为垂直入射时介质材料的最大二次电子发射系数、Emax0为垂直入射时的最大二次电子发射系数δmax0对应入射电子能量；
[0086] 在0到1的范围内按照均匀分布函数产生随机数a，确定第j个二次电子的出射角度为，
[0087]
[0088] 确定第j个二次电子的出射能量为，
[0089]
[0090] 其中，Ea为0到50之间按照正态分布函数产生的随机数；
[0091] (6)根据第i个电子的二次电子出射信息，结合洛伦兹方程与介质材料的孔隙边界条件，确定第i个电子出射的δn(i)个二次电子是否逃逸出孔隙，若逃逸成功，则前i个电子的出射电子数目δi加上逃逸成功的二次电子数目，否则转入步骤(3)直到获得N个初始电子的最终出射电子数目δN和每个出射电子的出射角度与出射能量，其中，δ0＝0；
[0092] (7)根据介质材料的二次电子发射特性、表面周期性孔隙所占表面积与介质总表面积比率ρ和得到周期性孔隙介质表面在入射电子能量为Eini时二次电子发射系数：
[0093]
[0094] 其中，δini为无孔隙介质材料在入射电子能量为Eini时的二次电子发射系数。
[0095] (8)确定二次电子发射特性目标参数，改变介质材料表面周期性孔隙特性参数，包括周期性孔隙所占表面积比率ρ、孔隙宽度λa、高度λh、宽度深度比值Sr和孔隙周期性间距λb，循环进行步骤(2)-(7)，获得不同结构特性参数下的介质材料表面二次电子发射特性，直至满足二次电子发射特性目标参数值。
[0096] 实施例一：一种周期性孔隙铁氧体磁性介质表面二次电子发射特性确定：
[0097] (1)确定铁氧体介质材料的材料特性，包括介电常数为εr＝13和二次电子发射特性系数，其中，二次电子发射特性系数包括垂直入射时介质材料的最大二次电子发射系数δmax0为2.5、垂直入射时介质材料的最大二次电子发射系数δmax0对应入射电子能量Emax0为300eV、垂直入射时介质材料的二次电子发射系数为1时的最小对应入射电子能量Emin为
30eV；确定表面周期性孔隙特性，包括表面周期性孔隙为垂直于介质材料表面分布的圆柱形孔隙，表面周期性孔隙所占表面积与介质总表面积比率ρ＝0.5、孔隙宽度λa＝0.001λ0(λ0为射频时变电场工作频率对应的工作波长)、高度λh、宽度深度比值Sr＝λa/λh、孔隙周期性间距λb；
[0098] (2)确定垂直于介质材料表面方向的射频时变电场ERF＝106V/m、垂直于介质材料表面方向的静电荷积累场Edc＝100V/m和垂直于介质材料表面方向的静态磁场B0＝0.03T，确定初始电子信息，包括电子数目N＝5000、初始位置Sini为圆柱形孔隙上开口面上圆心位置，坐标为xi(0，0，0)、初始入射能量Eini、初始速度Vini、第i个电子的初始角度向量θini的值为0度到90度之间均匀分布的随机数，其中i＝1，2……，N，各个电子的初始入射能量Eini均相同；
[0099] (3)根据洛伦兹方程确定具有周期性孔隙结构的孔隙介质材料表面的电子受、和作用后的运动轨迹方程为，
[0100]
[0101] 式中ω0为射频电磁场ERF的工作角频率， 为射频电磁场ERF的初始相位，m为电子的单位质量9.11×10-31kg，e为电子的单位电荷量1.6×10-19C，v(i,t)为第i个电子在时刻t时的运动速度且v(i,t)＝[vx(i,t)vy(i,t)vz(i,t)]，求解得到第i个电子在直角坐标系中沿x,y,z方向的运动速度分量分别为，
[0102]
[0103] vy(i,t)＝vy0(i)cosΩt-vz0sinΩt (3)
[0104] vz(i,t)＝vz0(i)cosΩt+vy0sinΩt (4)
[0105] 其中，
[0106] vx0(i)＝Vinicosα (5)
[0107] vy0＝Vinisinαcosβ (6)
[0108] vz0＝Vinisinαsinβ (7)
[0109]
[0110] 其中，α为初始角度为θini的第i个电子与X轴夹角，β为初始角度为θini的第i个电子与Y轴夹角；
[0111] (4)根据第i个电子初始速度Vini和静态磁场B0确定电子回旋运动曲线方程，与孔隙圆周边界的曲线方程联立求解，若方程无解，则第i个电子与孔隙边界不相交，tr(i)为无穷大；若方程有解，则解为交点位置；根据交点位置与第i个电子的初始位置Sini分别在电子回旋运动曲线上对应的弧度长短，确定实际交点位置为对应弧度较短的交点，记录实际交点位置与初始位置之间弧度为la；则第i个电子与孔隙圆周边界相交的时间为tr(i)＝la/Ω；
[0112] 根据第i个电子初始速度Vini、射频电磁场ERF和积累电荷场Edc确定电子变速直线运动方程，与孔隙边界的曲线方程联立求解，若方程无解，则第i个电子与孔隙边界不相交，时间为无穷大；若方程有解，则解为交点位置；记录交点位置与初始位置之间间距为h，根据电子变速直线运动方程得到tz(i)；
[0113] 取tr(i)与tz(i)中的最小值，确定电子运动碰撞前运动时间为t0(i)＝min(tr(i),tz(i))；
[0114] 计算得到第i个电子与孔隙边界的碰撞角度、碰撞能量为：
[0115]
[0116]
[0117] 其中，n为介质材料孔隙边界上与电子碰撞位置处的单位法向量；
[0118] (5)结合介质材料的二次电子发射特性，根据第i个电子与孔隙边界的碰撞角度θ(i)、碰撞能量E(i)确定第i个电子的二次电子出射信息，包括二次电子出射数目δn(i)、第j个二次电子的出射角度θn(j)与出射能量En(j)的方法为：
[0119]
[0120] 其中，
[0121]
[0122] 其中，δmax0为垂直入射时介质材料的最大二次电子发射系数、Emax0为垂直入射时的最大二次电子发射系数δmax0对应入射电子能量；
[0123] 在0到1的范围内按照均匀分布函数产生随机数a，确定第j个二次电子的出射角度为，
[0124]
[0125] 确定第j个二次电子的出射能量为，
[0126]
[0127] 其中，Ea为0到50之间按照正态分布函数产生的随机数；
[0128] (6)根据第i个电子的二次电子出射信息，结合洛伦兹方程与介质材料的孔隙边界条件，确定第i个电子出射的δn(i)个二次电子是否逃逸出孔隙，若逃逸成功，则前i个电子的出射电子数目δi加上逃逸成功的二次电子数目，否则转入步骤(3)直到获得N个初始电子的最终出射电子数目δN和每个出射电子的出射角度与出射能量，其中，δ0＝0；
[0129] (7)根据介质材料的二次电子发射特性、表面周期性孔隙所占表面积与介质总表面积比率ρ和得到周期性孔隙介质表面在入射电子能量为Eini时二次电子发射系数：
[0130]
[0131] 其中，δini为无孔隙介质材料在入射电子能量为Eini时的二次电子发射系数；
[0132] (8)确定二次电子发射特性目标参数为δmax0＝1.2，改变介质材料表面周期性孔隙结构形状结构特性参数，包括孔隙宽度λa、高度λh、宽度深度比值Sr＝λa/λh和孔隙周期性间距λb，根据步骤(2)-(7)获得不同结构特性参数下的介质材料表面二次电子发射特性，直至获得二次电子发射特性目标参数值。
[0133] 具有不同周期性孔隙结构形状结构特性参数的磁性介质表面二次电子发射系数(Secondary Electron Yield,SEY)计算结果如图3和图4所示。
[0134] 本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
