月壤二次电子耦合光电子对鞘层特征参数的影响

摘要

目前，地球环境问题日益严重，能源资源被大量开采利用，人们面临着严重的工业污染、资源匮乏等问题，为了地球和人类能够持续的生存，人们将目光转向浩渺的太空，尤其是距离地球最近的月球，近年来人们发射航天器等设备对月球表面进行探测，但是在设备运行时常常出现局部部件故障，比如由于散热异常引起的热控制系统故障等等，产生这些故障的主要原因是月球表面复杂的环境。首先，同地球一样，都会受到太阳风和太阳光的影响，但地球在地球磁场和大气层的作用下，太阳风对地球的影响并不显著，而月球表面没有大气层，且月球磁场比较弱，导致太阳风会显著的影响月球表面环境，在两者的共同作用下，月球表面的电场比较复杂。
　　月球表面鞘层是月球表面电场主要的表现形式，研究月球表面鞘层特征参数是进一步研究月球环境的基础。月壤几乎覆盖整个月球表面，月壤的主要成分为硅酸盐，硅酸盐的二次电子发射系数比较大，即使当电子温度为1eV时，二次电子发射系数大约在0.5左右，因此不能忽略月球表面射出的二次电子。本文首先根据二次电子发射系数和二次电子发射能谱分布的实验数据，结合月球表面实际的参数，建立月壤详细的二次电子发射模型，结合蒙特卡罗模拟方法，得到垂直月球表面方向二次电子的速度分布。然后建立月球表面一维动理学稳态鞘层理论模型，得到月球表面鞘层电势和鞘层边界离子能量的表达式，编写 matlab程序并结合图示法得到月球阳面鞘层电势和鞘层边界离子能量的解析解，即分析二次电子耦合光电子的作用下鞘层特征参数。
　　结果发现，当电子服从麦克斯韦分布入射时，垂直月球表面方向二次电子分布服从三温麦克斯韦分布。这一结论解决了建立月球表面一维动理学稳态鞘层模型时不能确定射出二次电子分布的速度分布问题，通过建立的理论模型发现月球阳面区域，即二次电子耦合光电子的区域内，赤道区域没有经典鞘层解析解，随着太阳光入射角度减小，在月球阳面两极区域存在经典鞘层解析解，太阳光入射角度进一步减小，光电子密度减小，光电子在鞘层中的作用减小，得到两极区域鞘层为经典鞘层，存在多个经典鞘层解析解，即鞘层解析解具有多解性，但是有且只有一个经典鞘层解析解为经典鞘层真解。

目录

符号说明

1 绪 论

1.1课题研究的目的及意义

1.2国内外研究现状

1.3课题研究的内容与方法

2 月壤二次电子发射概率模型及月球表面能量沉积

2.1引言

2.2月壤详细的二次电子发射概率模型

2.3根据详细的二次电子发射概率模型的蒙特卡罗模拟

2.3 入射电子服从麦克斯韦分布对二次电子的影响

2.4月球阳面电子能量沉积

2.5本章小结

3 月球表面一维动理学稳态鞘层理论模型

3.1引言

3.2月球阳面的一维动理学稳态鞘层理论模型

3.3月球阴面的一维动理学稳态鞘层理论模型

3.4月球表面一维动理学稳态鞘层理论模型的求解

3.5月球阳面鞘层结构演变分析

3.6本章小结

4 二次电子耦合光电子对月球阳面鞘层的影响

4.1引言

4.2太阳光入射角度对月球阳面鞘层特征参数的影响

4.3太阳光入射角度对二次电子耦合光电子名义发射系数的影响

4.4太阳光入射角度对月球阳面粒子密度的影响

4.5二次电子耦合光电子名义发射系数对鞘层特征参数的影响

4.6二次电子耦合光电子名义发射系数对粒子密度的影响

4.7本章小结

5 总结和展望

5.1总结

5.2展望

致谢

参考文献

附录

A.作者在攻读学位期间发表的论文目录

B.作者在攻读学位期间参加的科研项目