1.2.3 电子源
要发生微放电效应，首先必须具有一定空间浓度的持续发射的自由电子源。对于航天器微波系统而言，可能的电子源包括自由电子源、光电效应、航天器排气。
1）自由电子源
在航天器运行的典型空间范围——低地球轨道（1 000 km以下），充斥着多种来源于宇宙天然环境的有一定能量的带电粒子，且与太阳活动和地磁活动密切相关。一些典型轨道上的带电粒子成分如表1-1所示[31]。
表1-1 一些典型轨道上的带电粒子成分[31]
在750 km的高度上，电离层自由电子的密度一般可以从108/m3开始变化，根据太阳活动和卫星位置而有所不同。平均电子能量很低，但当存在强射频电场时，平均电子能量将很快增加。
2）光电效应
受宇宙空间辐照环境影响，电磁辐射（或粒子辐射）微波部件时，因光电效应而产生大量自由电子。
3）航天器排气
在空间环境中，航天器有效载荷各部分、水、黏结剂、涂料溶剂等存在排气性污染源，往往会长期残留在航天器表面，这些材料分子容易被电离而产生自由电子源，对于介质材料尤其明显。
当带电粒子能量较低时，只涉及带电粒子与材料分子、原子之间的动量转移与交换。当带电粒子能量特别高时（高于1 MeV），高能辐射与原子核外电子结构之间的作用更为复杂。
微放电效应主要涉及的电子源为空间等离子体。在地面进行微放电实验验证时，首先要能够提供稳定、可靠的电子源。目前，国内外的地面微放电实验系统所使用的电子源主要分为三类：放射性源、UV光源和电子枪。
放射性源的优点在于能够提供持续的自由电子，且大部分电子能量小于数百eV；其缺点在于污染大、危险性高、费用昂贵。目前可采用的放射性源有Sr90，其电子能谱如图1-8所示。
图1-8 Sr90电子能谱
UV光源可提供侵入式电子源。将UV光源持续照射材料表面，利用光电效应可产生大量的低能电子。产生的电子能量为
式中，h——普朗克常量；
ν——UV光源的频率；
Φ——材料表面势垒。
由于UV光源必须依赖光源和材料的互作用而产生电子，因此需要在设备表面开孔（或利用设备的开口端），将光纤伸入要产生电子的设备表面，如图1-9所示。对于微波部件，尤其是工作在大功率条件下时，外侵的光纤会引起微波部件性能的变化，甚至引发尖端放电，因此需要谨慎处理其放置方式。
图1-9 UV光源装置示意图
电子枪常用于提供稳定、持续、具有一定能量的电子束。对于微放电实验系统，采用电子枪作为电子源的优势显而易见。首先，电子枪不会产生额外的放射性污染；其次，电子枪产生的电子源具有一定能量，聚焦性好，能够从设备的开孔（或端口）处进入设备，可提供一种非侵入式电子源，如图1-10所示。
图1-10 电子枪装置示意图
值得注意的是，采用这三种电子源均无法完全复现空间环境中的自由电子分布。相较于空间等离子体，地面验证系统自由电子的能量、密度和分布方式均有差别。