Физики подсчитали, что крошечные волокна, называемые «фракталами», поскольку они выглядят одинаково при просмотре в разных масштабах, могут улавливать электроны, смещенные с внутренних поверхностей другими электронами, приближающимися из плазмы. Исследователи называют смещенные поверхностные электроны «вторичной электронной эмиссией» (ВЭЭ); их улавливание предотвращает возникновение электрического тока такими частицами, которые мешают работе машин.Основываясь на предыдущих экспериментахЭта работа основана на предыдущих экспериментах, показывающих, что поверхности с волокнистой текстурой могут уменьшить количество вторичной электронной эмиссии.
Прошлые исследования показали, что поверхности с гладкими волокнами, называемыми «бархат», без перьевидных ветвей, могут предотвратить выход около 50 процентов вторичных электронов в плазму. Бархат улавливает только половину таких электронов, поскольку, если электроны из плазмы ударяются о волокна под небольшим углом, вторичные электроны могут беспрепятственно отскакивать от них.«Когда мы посмотрели на бархат, мы заметили, что он плохо подавляет ВИЭ от неглубоких электронов», — сказал Суонсон. «Поэтому мы добавили еще один набор волокон, чтобы подавить оставшиеся вторичные электроны, и фрактальный подход, похоже, действительно работает».Новое исследование показывает, что оперенные волокна могут захватывать вторичные электроны, создаваемые электронами, которые приближаются под небольшим углом.
В результате фрактальные волокна могут уменьшить вторичную электронную эмиссию до 80 процентов.Свенсон и Каганович подтвердили выводы, выполнив компьютерные вычисления, сравнив бархатные и фрактальные пернатые текстуры. «Мы численно смоделировали эмиссию вторичных электронов, инициализировав множество частиц и позволив им следовать по баллистическим прямолинейным траекториям до тех пор, пока они не начнут взаимодействовать с поверхностью», — сказал Суонсон. «Было очевидно, что добавление усов по бокам от первичных усов резко снижает выход вторичных электронов».
Предварительный патентУ двух ученых теперь есть предварительный патент на технику пернатой текстуры. Это исследование финансировалось Управлением научных исследований ВВС США и следует за аналогичной экспериментальной работой, проделанной в PPPL другими физиками.
В частности, Евгений Райцес, работающий в PPPL; Марлен Патино, аспирантка Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе; и Анджела Кейпес, профессор Колледжа Нью-Джерси, в прошлом году опубликовали экспериментальные данные о том, как на вторичную электронную эмиссию влияют различные материалы и конструкции стен, основанные на исследованиях, проведенных в PPPL.
