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Seesaw-type modulation of secondary electron emission characteristics of polytetrafluoroethylene-MgO composite coating

材料科学 涂层 次级电子 扫描电子显微镜 聚四氟乙烯 二次排放 电子 复合材料 X射线光电子能谱 光电子学 物理 核磁共振 量子力学
作者
Yahui Cai,Dan Wang,Wen Zhang,Yongning He
出处
期刊:Journal of vacuum science and technology [American Vacuum Society]
卷期号:40 (4) 被引量:4
标识
DOI:10.1116/6.0001921
摘要

The electrostatic discharge (ESD) from polymer insulators is one of the environment-related anomalies on spacecraft. Theoretically, to mitigate the ESD effects, we could modulate the secondary electron yield (SEY, σ) close to 1 in the entire energy range, suppressing surface charges. However, no single polymer insulator has been reported to achieve this seesaw-type modulation of SEY. Here, we exploringly designed and prepared MgO particles doped polytetrafluoroethylene (PTFE) composite coating to achieve this goal, which exhibits not only the reduced SEY characteristic of the microstructured PTFE coating at low energy but also the enhanced SEY characteristic of the double-layer structure of PTFE and MgO at high energy. The simulation and experiment results demonstrate that MgO particles doped PTFE coating achieves this seesaw-type modulation of SEY. The optimal MgO concentration is 20%, where the maximum SEY (σmax) changes from 2.0 to 1.1; the SEY at 10 keV (σ10k) changes from 0.6 to 0.8, and the higher energy of the SEY equal to 1 (Ep2) increases from 4.5 to 6.5 keV. The discharge test of the microstrip antennas with PTFE-MgO composite coating in a scanning electron microscope verifies the role of the seesaw-type SEY modulation in surface charge suppression. This study supplies an essential reference for suppressing surface charges on vacuum electronics based on modulation of secondary electron emission characteristics.

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