楊兆倫，魏 煥，張雨婷，崔萬(wàn)照

(1.南京航空航天大學(xué) 航天學(xué)院，南京 211106；2.中國(guó)空間技術(shù)研究院西安分院 空間微波技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西安 710000)

0 引言

為滿足航天器日趨發(fā)展的任務(wù)需求，近年來(lái)航天器制造工藝、技術(shù)水平都得到大幅提升，相應(yīng)的驗(yàn)證測(cè)試也變得更為細(xì)致嚴(yán)謹(jǐn)，其中大功率微波部件的微放電問(wèn)題導(dǎo)致航天器的可靠性面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，各國(guó)航天組織均對(duì)航天器相關(guān)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修訂。美國(guó)空軍空間和導(dǎo)彈系統(tǒng)中心(SMC)在2014年的SMC-S-016《Test requirements for launch, upper-stage, and space vehicle》標(biāo)準(zhǔn)中更新了微放電報(bào)告部分TOR-2014-02198[1]；2020年歐洲空間標(biāo)準(zhǔn)化組織(ECSS)的系列標(biāo)準(zhǔn)《Space engineering》修訂了微放電手冊(cè)ECSS-E-HB-20-01A[2]；中國(guó)航天標(biāo)準(zhǔn)體系在2014年發(fā)布的《航天器射頻部件與設(shè)備檢測(cè)方法》Q(chēng)J20325.2-2014中也對(duì)微放電檢測(cè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)[3]。

其中，ECSS標(biāo)準(zhǔn)體系旨在制定和維護(hù)共同空間標(biāo)準(zhǔn)，主要有歐空局(ESA)、法國(guó)國(guó)家太空研究中心(CNES)、德國(guó)航空太空中心(DLR)及歐洲工業(yè)協(xié)會(huì)共同協(xié)調(diào)合作制定。ECSS在2003年的系列標(biāo)準(zhǔn)中首次添加了微放電部分，在此之后，ESA聯(lián)合多家機(jī)構(gòu)建立相關(guān)實(shí)驗(yàn)室，開(kāi)展國(guó)際會(huì)議進(jìn)行微放電研究，并由此逐漸完善微放電手冊(cè)內(nèi)容，包括分析檢測(cè)方法、影響因素、操作流程及注意事項(xiàng)。因此，本文就最新版手冊(cè)ECSS-E-HB-20-01A介紹其在微放電檢測(cè)方面的進(jìn)展。

微放電也稱(chēng)二次電子倍增效應(yīng)，就微放電的啟動(dòng)和維持機(jī)制而言，需滿足兩個(gè)條件：1)高真空條件下電子運(yùn)動(dòng)的平均自由程大于部件尺寸，且材料的平均二次電子產(chǎn)額大于1。2)系統(tǒng)的幾何形狀和場(chǎng)激勵(lì)使電子在適當(dāng)?shù)纳漕l相位上撞擊邊界產(chǎn)生二次電子，二次電子的渡越時(shí)間是微波信號(hào)半周期的奇數(shù)倍,如圖1所示。通過(guò)表面處理技術(shù)可以改變材料的二次電子發(fā)射系數(shù)，尺寸結(jié)構(gòu)會(huì)改變內(nèi)部的場(chǎng)分布，繼而影響電子運(yùn)動(dòng)軌跡[4]。

圖1 雙邊微放電效應(yīng)發(fā)生過(guò)程示意圖Fig.1 Schematic diagram of multipactor

最早的微放電現(xiàn)象是由Farnsworth[5]于1934年發(fā)現(xiàn)的，微放電是一種發(fā)生在高真空條件下的射頻擊穿機(jī)制，微波部件在1×10-3Pa或更低壓強(qiáng)條件下，傳輸大功率微波信號(hào)時(shí)發(fā)生的諧振放電現(xiàn)象[6]。依據(jù)微放電發(fā)生時(shí)電子運(yùn)動(dòng)軌跡與結(jié)構(gòu)幾何邊界的關(guān)系，劃分為雙邊微放電和單邊微放電[7]。微放電會(huì)導(dǎo)致信號(hào)噪聲電平抬高、功率反射以及完全短路引起的局部電離現(xiàn)象，在最壞的情況下，可能會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)完全失效。除了二次電子導(dǎo)致的微放電，其他不同類(lèi)型的故障也可能同時(shí)發(fā)生，例如局部釋氣和電子倍增所導(dǎo)致的電暈放電[8-10]。

1 設(shè)計(jì)分析方法

雖然對(duì)微放電效應(yīng)的研究已經(jīng)超過(guò)半個(gè)世紀(jì)，但由于其物理本質(zhì)的復(fù)雜性，該問(wèn)題一直沒(méi)有得到很好解決。不論是有關(guān)其形成過(guò)程、飽和機(jī)理的理論描述，還是有關(guān)大功率微波無(wú)源器件的微放電閾值預(yù)測(cè)，均還在發(fā)展中。早期，計(jì)算機(jī)尚未像今天這樣普及，依據(jù)電子運(yùn)動(dòng)方程和諧振條件對(duì)平行板結(jié)構(gòu)的微放電閾值進(jìn)行解析推導(dǎo)，是當(dāng)時(shí)有關(guān)微放電理論分析的主要研究?jī)?nèi)容。經(jīng)典的微放電理論分析是基于兩個(gè)無(wú)限延伸的平行板結(jié)構(gòu)[11-13]，然而大多數(shù)真實(shí)的射頻器件幾何結(jié)構(gòu)所涉及的是不均勻的射頻電場(chǎng)和彎曲的場(chǎng)線。在這種情況下，基于平行平板結(jié)構(gòu)擊穿閾值的往往過(guò)于保守，并會(huì)導(dǎo)致一些非優(yōu)化設(shè)計(jì)。

1.1 理論分析

有關(guān)微放電的研究可以追溯到上世紀(jì)40年代，Gill和Van Engel通過(guò)試驗(yàn)性研究獲得微放電敏感曲線[14]，后來(lái)Hatch和Williams[12]等假設(shè)電子與材料的碰撞速度和電子出射初速度比值為常數(shù)k，并對(duì)微放電敏感區(qū)域進(jìn)行了合理的解釋?zhuān)瑒?chuàng)立了早期的微放電理論。在此基礎(chǔ)上Woode等[15]通過(guò)大量數(shù)據(jù)擬合的微放電敏感曲線圖，改進(jìn)常數(shù)k理論，討論不同的f×d及d/l比值，確定微放電擊穿水平。早期的分析一般基于無(wú)限平行板/同軸幾何結(jié)構(gòu)，以解析的方式建立數(shù)值一維模型進(jìn)行討論，盡管該方法與物理實(shí)際有所偏差，但微放電敏感曲線圖與試驗(yàn)數(shù)據(jù)一致性較好，雖然這個(gè)過(guò)程對(duì)從模型角度理解微放電沒(méi)有幫助，但在工程實(shí)際中被廣泛推廣使用。

隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，三維數(shù)值電磁計(jì)算逐漸成為可靠的微放電評(píng)估方式，數(shù)值模擬可以較為直觀的模擬實(shí)際物理情況，獲得實(shí)時(shí)電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，如電子碰撞位置、能量、時(shí)間等信息。具有代表性的數(shù)值模擬方法包括：PIC(Particle-in-Cell)、單電子追蹤、統(tǒng)計(jì)理論等，數(shù)值方法除了考慮部件結(jié)構(gòu)內(nèi)的場(chǎng)變化，還可以模擬粒子在電磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡，并自動(dòng)納入了邊緣場(chǎng)效應(yīng)，這是一種合理準(zhǔn)確的方法，可以預(yù)測(cè)不同情況下的微放電，但所需的計(jì)算時(shí)間與內(nèi)存成本較高。2006年ESA聯(lián)合西班牙瓦倫西亞大學(xué)開(kāi)發(fā)了基于PIC和FDTD研制仿真軟件FEST3D，考慮了復(fù)雜空間電荷、邊緣長(zhǎng)以及噪聲分析[16]。達(dá)索公司開(kāi)發(fā)的電磁模擬軟件CST粒子工作室模塊包含多個(gè)專(zhuān)用求解器，可用于微放電仿真分析[17]。中國(guó)空間技術(shù)研究院西安分院聯(lián)合東南大學(xué)等單位開(kāi)發(fā)出國(guó)內(nèi)首套具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的微放電仿真軟件MSAT，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜微波部件的微放電精確分析[18]。

在ECSS微放電手冊(cè)中，一般將無(wú)限平行板/同軸幾何結(jié)構(gòu)，以解析的方式建立數(shù)值一維模型劃分為等級(jí)一(L1)分析，理論方面基于直接分析或參考微放電敏感圖表或通過(guò)解析的方式計(jì)算所得。而等級(jí)二(L2)分析選擇數(shù)值軟件，尤其適用于膜片和其他復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)的預(yù)測(cè)，數(shù)值方法可以通過(guò)實(shí)時(shí)跟蹤大量微觀帶電粒子在微波場(chǎng)及其自洽場(chǎng)作用下的運(yùn)動(dòng)情況，并分析微放電過(guò)程的整體運(yùn)動(dòng)規(guī)律與宏觀物理特性。

1.2 多載波分析

單載波微放電具有較為完善的理論和測(cè)試程序，而在許多情況下，單載波余量在峰值相同的多載波信號(hào)并不適用。ECSS在2013版的微放電手冊(cè)中只提供了對(duì)多載波操作的臨時(shí)性建議，而在2020版中增添了多載波微放電分析部分。

Marrison[19]提出20次間隙電子渡越準(zhǔn)則，認(rèn)為在單個(gè)包絡(luò)周期內(nèi), 當(dāng)多載波合成信號(hào)包絡(luò)在單載波放電閾值以上的持續(xù)時(shí)間能夠使得電子在微波部件腔內(nèi)渡越超過(guò)20次, 即可認(rèn)為具有激發(fā)微放電的可能。Anza等[20]考慮了脈沖式"長(zhǎng)周期微放電"模型，將多載波信號(hào)近似為單載波信號(hào)，其頻率等于載波的平均頻率，并將脈沖包絡(luò)視為“開(kāi)”和“關(guān)”兩個(gè)間隔,如圖2所示，通過(guò)引入電子生成、吸收因子并結(jié)合單載波理論進(jìn)行分析。

圖2 多載波信號(hào)與相應(yīng)脈沖的近似Fig.2 Example of multicarrier signal and corresponding pulse approximation

原則上，找到最壞情況下相位組合的唯一方法是在整個(gè)相位組合域內(nèi)搜索擊穿功率的極值。該問(wèn)題的復(fù)雜性隨著載波數(shù)的增加而增加。解析法如非穩(wěn)態(tài)理論、準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)理論[21]在計(jì)算資源方面成本較低，并允許在整個(gè)相位范圍內(nèi)對(duì)一些簡(jiǎn)單情況進(jìn)行全局優(yōu)化。而針對(duì)復(fù)雜微波部件內(nèi)部電子變化分析，較為可靠的方法是通過(guò)數(shù)值模擬進(jìn)行行[22-23]。包絡(luò)掃描法考慮的是完整的多載波信號(hào)，多載波信號(hào)的包絡(luò)是由載波的頻率和相對(duì)相位決定的，通過(guò)研究“開(kāi)啟間隔”或包絡(luò)信號(hào)高于閾值水平的區(qū)間來(lái)定義包絡(luò)形狀。然后，對(duì)一定數(shù)量的點(diǎn)進(jìn)行掃描，并對(duì)相位進(jìn)行優(yōu)化，使用解析或數(shù)值方法，最終可得出其擊穿功率及閾值。

ESA以Ku波段帶通濾波器為例，對(duì)比不同的分析方法，并將其與測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了比較，如表1所列。

表1 預(yù)測(cè)及測(cè)試微放電水平對(duì)比Tab.1 Predicted and tests multipactor breakdown levels

這些結(jié)果表明，用非穩(wěn)態(tài)理論進(jìn)行包絡(luò)掃描得到的結(jié)果幾乎與用非穩(wěn)態(tài)理論進(jìn)行全局優(yōu)化結(jié)果相等；包絡(luò)掃頻得到的結(jié)果非常接近極端情況，與測(cè)試結(jié)果近3dB的差值來(lái)自于平行板方法的局限性，這種誤差同時(shí)在單載波測(cè)試中也存在；包絡(luò)掃描與數(shù)值軟件相結(jié)合獲得了最好的結(jié)果，軟件能夠準(zhǔn)確模擬設(shè)備內(nèi)部電子軌跡及三維場(chǎng)變化；20次間隙渡越準(zhǔn)則獲得了最為保守的結(jié)果，有5dB的余量。

2 微放電檢測(cè)

微放電的基本測(cè)試設(shè)備包括：真空系統(tǒng)、微波功率加載系統(tǒng)、微放電檢測(cè)系統(tǒng)以及功率吸收系統(tǒng)。真空系統(tǒng)作為待測(cè)件的測(cè)試平臺(tái)，內(nèi)部配置電子源、溫度控制設(shè)備以及相關(guān)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)模塊，測(cè)試時(shí)倉(cāng)內(nèi)壓強(qiáng)應(yīng)優(yōu)于1×10-4Pa。功率加載系統(tǒng)生成信號(hào)源，通過(guò)功率放大器將微波信號(hào)放大到需要的功率后輸入待測(cè)件，輸出功率的一部分被負(fù)載吸收。真空倉(cāng)兩端耦合連接檢測(cè)系統(tǒng)，判斷待測(cè)件是否發(fā)生微放電，如圖3所示。

圖3 微放電檢測(cè)示意圖Fig.3 Schematic diagram of multipactor detection

2.1 檢測(cè)方法

微放電的發(fā)生會(huì)對(duì)待測(cè)件的輸入輸出信號(hào)產(chǎn)生一定影響，如輸入信號(hào)相位、幅度、諧波發(fā)生變化、以及反射功率增大等，微放電同時(shí)也會(huì)伴隨著器件表面的吸附氣體或者離子放電激發(fā)現(xiàn)象。微放電檢測(cè)就是基于這兩方面特點(diǎn)來(lái)判斷待測(cè)件是否發(fā)生了微放電。微放電的檢測(cè)方法分為全局和局部檢測(cè)法[24]，全局檢測(cè)法有諧波檢測(cè)、正反向功率調(diào)零檢測(cè)、近載波噪聲檢測(cè)，通過(guò)觀測(cè)信號(hào)的前后變化判斷微放電的發(fā)生。全局方法已被證明在單載波連續(xù)/脈沖測(cè)試中是有效的。然而，在不同單載波和多載波的寬帶信號(hào)和調(diào)制信號(hào)測(cè)試場(chǎng)景中，需要對(duì)檢測(cè)方法提出一些適用性的變化。局部檢測(cè)法包括電子探針和光學(xué)檢測(cè)法等，利用放電會(huì)增大電子濃度或者激發(fā)氣體放電進(jìn)行檢測(cè)，但由于局部法有諸多限制條件，一般作為輔助手段使用。根據(jù)ECSS微放電手冊(cè)規(guī)定，檢測(cè)過(guò)程至少同時(shí)使用兩種檢測(cè)手段，且至少包含一種全局檢測(cè)方法。

2.2 檢測(cè)流程

在微放電測(cè)試期間，監(jiān)測(cè)觀察中的任何環(huán)境異常變化，如壓力曲線的突然尖峰或意外的溫度變化，都有可能會(huì)對(duì)測(cè)試結(jié)果造成影響，因此必須對(duì)測(cè)試平臺(tái)進(jìn)行驗(yàn)證，規(guī)范測(cè)試流程，排除無(wú)關(guān)因素，確定異常問(wèn)題來(lái)源，如圖4所示。本節(jié)介紹ECSS的大功率負(fù)載測(cè)試流程及注意事項(xiàng)：

(1)功率測(cè)試前后散射參數(shù)的測(cè)量。負(fù)載的散射參數(shù)在測(cè)試前后都會(huì)被驗(yàn)證，以確保射頻性能不會(huì)因?yàn)楦呱漕l功率測(cè)試而降低；

(2)在烘箱中對(duì)設(shè)備進(jìn)行初步烘烤(環(huán)境壓力)。當(dāng)負(fù)載在非控制條件中長(zhǎng)期存放時(shí)，建議在進(jìn)入真空倉(cāng)之前先在環(huán)境壓力下進(jìn)行烘烤。將負(fù)載放置在烤箱內(nèi)從80℃溫度加熱60分鐘以上，除去大量水吸附；

(3)冷卻液過(guò)壓測(cè)試。需給冷卻室內(nèi)填充比正常運(yùn)行時(shí)更高壓的氣體(空氣、氮?dú)饣蚝?，觀察冷卻室是否會(huì)發(fā)生變形；

(4)對(duì)液體連接處進(jìn)行檢漏測(cè)試。完成冷卻部分的連接后，需進(jìn)行系統(tǒng)檢漏。較方便的方法是使用氦氣檢漏儀，在管道中注入氦氣，檢查是否漏氣；

(5)安全系統(tǒng)的核查(傳感器、冷卻系統(tǒng)監(jiān)控等)；

(6)溫度測(cè)量設(shè)備的安裝(熱電偶、溫度傳感器等)。在射頻測(cè)試流程中，記錄負(fù)載部分點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)。這些測(cè)量點(diǎn)涵蓋了負(fù)載中比較關(guān)鍵的間隙區(qū)域，例如輸入輸出連接端的冷卻劑溫度，以及壓力窗口處溫度；

(7)最大的射頻功率環(huán)境壓強(qiáng)測(cè)試。在啟動(dòng)真空系統(tǒng)之前，負(fù)載須在真空室內(nèi)正確連接。為了驗(yàn)證所有的參數(shù)，要進(jìn)行最大射頻功率的環(huán)境測(cè)試，以確保其熱穩(wěn)定性；

(8)高真空下的射頻功率測(cè)試。高真空中的測(cè)試順序根據(jù)規(guī)格需求而有所不同，通常都要從較低的功率開(kāi)始，逐步提升到最大射頻功率，主動(dòng)緩慢釋氣階段持續(xù)的時(shí)間越長(zhǎng)越好，以避免因釋氣和負(fù)載上的溫度過(guò)高而導(dǎo)致壓力過(guò)大；

(9)敲擊測(cè)試。在波導(dǎo)高射頻功率負(fù)載上，需進(jìn)行最后的敲擊測(cè)試，以確保吸收劑沒(méi)有退化。一旦負(fù)載從真空室中取出，用聚酰亞胺膠帶覆蓋整個(gè)波導(dǎo)空隙。然后將負(fù)載倒置并進(jìn)行數(shù)次敲擊。如果材料在測(cè)試過(guò)程中被燒毀，掉落的部分將被膠帶捆住。該測(cè)試可以使用內(nèi)窺鏡等設(shè)備進(jìn)行檢查。微放電測(cè)試流程概述如圖4所示。

圖4 微放電測(cè)試流程概述Fig.4 Multipactor test procedure overview

相較于先前版本的手冊(cè)，最新版對(duì)整個(gè)測(cè)試流程考慮更加全面、完備，提升了待測(cè)器件的可靠性。

3 二次電子檢測(cè)

相較于2013年版微放電手冊(cè)，二次電子影響作為附錄部分有所提及。在最新的ECSS手冊(cè)中將二次電子問(wèn)題列為單獨(dú)章節(jié)進(jìn)行說(shuō)明。

二次電子發(fā)射在微放電中起著至關(guān)重要的作用，當(dāng)具有一定能量的電子或離子入射到固體表面時(shí)，會(huì)引起電子從被轟擊表面發(fā)射出來(lái)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為二次電子發(fā)射，自1899年Campbell發(fā)現(xiàn)該現(xiàn)象后，人們開(kāi)始對(duì)各種物質(zhì)二次電子發(fā)射特性、機(jī)理、測(cè)試和應(yīng)用展開(kāi)了深入的研究。

空間微波器件中的電子雪崩是由射頻元件表面的二次電子循環(huán)發(fā)射刺激產(chǎn)生的，二次電子是電子倍增的主要觸發(fā)和維持機(jī)制，因此通常二次電子希望被抑制甚至消除。二次電子發(fā)射一般發(fā)生在內(nèi)表面5～10nm深度范圍，其中表面的頂部原子層的影響較重要。因此它主要取決于材料的類(lèi)型，表面處理方式、表面污染物和表面形貌。

二次電子的抑制存在兩種思路，一種是在材料表面覆蓋低二次電子發(fā)射系數(shù)(SEY)膜層改變表面構(gòu)成，Pimpec等[25]開(kāi)展了TiN和TiZrV濺射沉積薄膜的SEY測(cè)量，并獲得較好的抑制效果，楊晶等[26]采用電泳沉積制備納米碳涂層可以使最大SEY由2.03降至1.76。另一種是對(duì)表面形貌進(jìn)行處理，通過(guò)改變二次電子運(yùn)動(dòng)軌跡使出射的二次電子重新返回出射表面。Ohya等[27]發(fā)現(xiàn)粗糙表面SEY可能增強(qiáng)也可能被抑制，粗糙表面發(fā)射的二次電子的能譜相比于平滑表面將朝低能端移動(dòng)。美國(guó)加速器實(shí)驗(yàn)室(SLAG)研究了不同形狀的規(guī)則溝槽結(jié)構(gòu)對(duì)SEY的影響，研究了規(guī)則形貌、粗糙表面的二次電子發(fā)射特性[28]。近年來(lái)，人們采用激光處理、化學(xué)刻蝕、濺射、沉積、熱氧化等多種工藝方法實(shí)現(xiàn)了微納米量級(jí)的表面結(jié)構(gòu)改進(jìn)，以實(shí)現(xiàn)二次電子的抑制[29-30]。除此之外，暴露在大氣中會(huì)促使材料表面氧化物的形成(化學(xué)吸附)，含氧碳分子和自由基的物理吸附材料表面覆蓋的污染物和氧化物，或處在一些特定環(huán)境下積累的電荷層，都會(huì)對(duì)SEY產(chǎn)生影響。Barglin等[31]發(fā)現(xiàn)不同劑量的電子入射對(duì)SEY和表面吸附都有不同影響。張海波等[32]研究了溫度對(duì)SEY的抑制效果，發(fā)現(xiàn)烘烤時(shí)間、溫度基本上成線性反比關(guān)系。這種抑制的主要機(jī)理是高溫烘烤使樣片表面沾污發(fā)生解吸附。

針對(duì)二次電子發(fā)射特性測(cè)量的問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外相關(guān)機(jī)構(gòu)研制了具備高精度和多樣性的儀器設(shè)備，推動(dòng)了相關(guān)二次電子理論研究與應(yīng)用發(fā)展，國(guó)外具有代表性的裝置包括猶他州立大學(xué)所建立的測(cè)試設(shè)備，采用半球級(jí)收集級(jí)完全覆蓋整個(gè)樣品空間，可保證測(cè)量的高精確性和全面性。法國(guó)宇航材料研究局的設(shè)備可使用卡爾文探針?lè)▽?shí)現(xiàn)多種金屬和介質(zhì)材料的準(zhǔn)確測(cè)量。國(guó)內(nèi)方面，多家研究所與高校都建立了研究測(cè)試設(shè)備，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)的裝置可用于金屬及介質(zhì)的測(cè)量，但測(cè)量周期較長(zhǎng)，且不具備能譜分析[33]。中國(guó)空間技術(shù)研究院西安分院針對(duì)金屬和介質(zhì)材料研制了兩套設(shè)備以實(shí)現(xiàn)SEY及能譜的測(cè)量，除此之外，配備殘余氣體分析儀， XPS探測(cè)器實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)試變化過(guò)程的監(jiān)測(cè)。

由于材料的二次電子發(fā)射系數(shù)受環(huán)境影響較大，因此準(zhǔn)確檢測(cè)其實(shí)時(shí)變化特性，對(duì)微波部件的性能檢測(cè)至關(guān)重要。在歐洲太空研究和技術(shù)中心項(xiàng)目測(cè)試期間，設(shè)計(jì)了一個(gè)SEY樣品檢測(cè)策略，將所獲得 SEY數(shù)據(jù)用于微放電閾值預(yù)測(cè)。由于關(guān)鍵結(jié)構(gòu)在射頻裝置內(nèi)部無(wú)法直接測(cè)量，因此在制造裝置的同時(shí)，同批次制造了代表“制造件”和“測(cè)試件”的SEY樣品(金屬板)，并全程采用與相應(yīng)的射頻部件相同的材料工藝，即同批次基礎(chǔ)材料，相同的涂層和表面處理流程。每個(gè)射頻設(shè)備將使用了6個(gè)樣品驗(yàn)證，其中3個(gè)(制造件)送到檢測(cè)機(jī)構(gòu)確定其3個(gè)SEY特性。另外3個(gè)(測(cè)試件)在進(jìn)行微放電測(cè)試之前，將一直跟隨著相應(yīng)的設(shè)備[34]。有了這個(gè)策略，就有可能在設(shè)備的全生命周期內(nèi)對(duì)部件的SEY特性進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

4 結(jié)論

隨著空間科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，空間微波部件遇到了由微放電效應(yīng)導(dǎo)致的可靠性問(wèn)題的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，面對(duì)未來(lái)高頻段、大功率、長(zhǎng)壽命的發(fā)展趨勢(shì)，微放電問(wèn)題還需深入研究。ECSS近乎每十年更新一版微放電手冊(cè)，匯總長(zhǎng)期的研究成果，并納入檢測(cè)規(guī)范。就國(guó)內(nèi)而言，還需進(jìn)一步整合相關(guān)科研機(jī)構(gòu)及高校資源，開(kāi)展關(guān)鍵技術(shù)研究，積極籌辦學(xué)術(shù)研討，促進(jìn)交叉學(xué)科的發(fā)展，完善微放電技術(shù)研究的體系化構(gòu)建，這也是檢測(cè)體系邁向國(guó)際化的必經(jīng)之路。

本文以ECSS-E-HB-20-01A微放電手冊(cè)為例，介紹了常用的微放電分析方法，以及多載波的分析策略；同時(shí)介紹了歐空局的微放電規(guī)范化檢測(cè)流程及其注意事項(xiàng)；除此之外對(duì)部件材料二次電子影響因素、檢測(cè)方案給予說(shuō)明，可為相關(guān)微放電檢測(cè)提供參考借鑒。盡管微放電檢測(cè)方法已經(jīng)形成了不同層次的標(biāo)準(zhǔn)，但是隨著技術(shù)需求的升級(jí)，提升空間微波部件的可靠性，微放電地面試驗(yàn)技術(shù)還需要進(jìn)一步研究。