空间介质材料二次电子发射特性研究

空间介质材料的二次电子发射系数是影响卫星表面带电速率和平衡电位的重要特征参数，不同空间介质材料的二次电子发射可能导致卫星表面产生数千伏的电位差，严重威胁卫星在轨安全运行。本课题分别从试验和理论研究典型空间介质材料二次电子发射特性：通过试验测试获得典型空间材料二次电子发射系数随入射电子能量的变化趋势；理论上分析空间介质材料二次电子的产生、转移和逃逸过程，建立二次电子的发射模型，为研究卫星表面材料带电的物理机制研究奠定理论基础，同时也为带电防护设计提供依据。

本项目针对卫星在轨期间表面材料实际状况，从试验和理论计算两个方面研究了空间典型介质材料二次电子发射特性。采用锥形法拉第筒+抑制极相结合的入射电子测试方法，将测试精度提高30%，并基于电子束脉冲法建立适用于空间介质材料二次电子发射系数测试方法，完成玻璃盖片等5种材料二次电子发射系数测试研究，并完成材料表面不同带电和不同粗糙度情况下的二次电子发射特性研究，结果表明材料表面带正电荷导致二次电子发射系数下降，带负电荷导致二次电子发射系数增加，而材料表面越粗糙，二次电子发射系数降低；通过分析二次电子的产生、转移和出射过程，建立二次电子发射系数的计算模型，并完成不同带电情况下的二次电子发射特性理论分析研究，计算结果与试验结果取得较好的一致性；从而掌握了空间介质材料二次电子发射特性，解决了带电效应仿真评估所需的参数输入问题，为卫星充放电效应仿真评价和防护设计提供了重要的数据支持。