柱状阵列结构的二次电子发射和表面电阻特性研究

Electron cloud effect is a bottleneck for further improvement of accelerator’s performance. Secondary electron emission is one of the major contributors of electron cloud effect. Although mitigation of secondary electron emission and electron cloud using artificially roughened surface has been made obvious progress, systematic research on secondary electron emission properties of roughened surface is still lacked. This project will study on both secondary electron emission and surface resistance of pillar arrays. First, secondary electron emission yield of a group of pillar arrays with various geometrical structure and scale will be evaluated by simulation and the dependence of secondary electron emission yield on morphology and scale will be obtained. Second, pillar arrays with typical characteristics will be fabricated and characterized for their morphology, surface composition and secondary electron emission yield. Finally, dependence of surface resistance of pillar arrays on their morphology will be studied based on measurement using microwave resonators. It is expected that the outcome of this project will help with the evaluation of applicability of electron cloud effect mitigation using pillar arrays.

电子云效应是限制加速器性能进一步提高的瓶颈，二次电子发射则是引起电子云效应的主要原因之一。通过表面粗糙化来抑制二次电子发射和电子云的研究已经取得了长足进步，但是，目前仍缺乏对粗糙表面特别是柱状阵列结构二次电子发射系数的系统深入研究，而且这类表面结构引起的表面阻抗特性仍不清楚。本项目将对柱状阵列结构的二次电子发射和表面电阻特性进行研究。项目将针对一系列柱状阵列结构的二次电子发射特性开展模拟仿真研究，获得形貌与尺度对二次电子发射系数的影响规律；对典型柱状阵列结构开展加工制备，并进行表面形貌、成分及二次电子发射特性表征；基于微波谐振器对柱状阵列结构的表面电阻进行测试表征，获得形貌与尺度对表面电阻的影响规律。研究成果对于评估柱状阵列结构应用于加速器电子云效应抑制的可行性具有实际参考价值。

电子云效应是限制加速器性能进一步提高的瓶颈，二次电子发射则是引起电子云效应的主 要原因之一。通过表面粗糙化来抑制二次电子发射和电子云的研究已经取得了长足进步，但是，目前仍缺乏对粗糙表面特别是柱状阵列结构二次电子发射系数的系统深入研究，而且这类表面结构引起的表面阻抗特性仍不清楚。本项目对柱状阵列结构的二次电子发射和表面电阻特性进行研究。项目针对一系列柱状阵列结构的二次电子发射特性开展了模拟仿真研究，基于获得的形貌与尺度对二次电子发射系数的影响规律，对典型柱状阵列结构的二次电子发射系数进行了测试验证；研究了基于微波谐振腔的表面电阻测试技术，并对典型柱状阵列结构的表面电阻进行测试。研究成果对于评估柱状阵列结构应用于加速器电子云效应抑制的可行性具有一定参考价值。