3.4 具有微结构磁性介质二次电子发射特性模拟研究
在对磁性介质表面的电磁场分布进行近似处理后，采用数值方法进一步模拟电子在微结构中的运动。针对金属表面微结构，电子在微结构中近似做匀速直线运动。电子与微结构边界的碰撞和二次电子发射情况可简化为二维问题求解，求解电子匀速直线运动轨迹所在平面与微结构边界的交集，即可得到入射电子的碰撞信息。针对介质（尤其是磁性介质）表面微结构，电子在微结构中做回旋变速运动，需要求解三维电子运动轨迹与微结构边界的碰撞问题，电子动力学更为复杂。此时，电子在电磁场的驱动下入射到介质材料表面，以一定概率入射到微结构，受到混合电磁场的作用，与微结构边界发生碰撞。如果电子入射能量和角度满足一定条件，则出射二次电子。二次电子在微结构中持续碰撞并被吸收，或从微结构中出射。记录电子运动过程中的每一次碰撞与SEE发射，可得到真空/磁性介质界面的SEY，实现具有微结构磁性介质表面SEE模拟。
将大量初始电子入射到介质表面周期性微结构中的物理场景等效为单个微结构中电子运动，进行电子动力学与SEE模拟。基于蒙特卡洛仿真方法，针对磁性介质材料表面微结构中的电子动力学进行计算，获得相应的真空/介质界面上的SEY，计算流程如图3-9所示。
图3-9 具有人工构造微结构真空/材料界面上的电子运动蒙特卡洛计算流程图
完整的算法流程包括以下主要步骤：
第1步，确定电子初始条件随机分布（包括入射速度、入射角度和入射位置）。
第2步，追踪入射电子在混合电磁场作用下在微结构中的运动轨迹。
第3步，根据电子运动方程与微结构边界条件判断电子是否与边界碰撞，记录碰撞信息（包括碰撞电子能量、角度和位置）。
第4步，计算二次电子出射信息（包括出射产额、能量、角度和位置）。
第5步，根据二次电子出射信息，迭代计算二次电子在微结构中的运动与多代碰撞情况。
第6步，计算从微结构中出射的电子数目，并记录其能量与角度，获得真空/磁性介质界面等效SEY。