斜入射金属时二次电子的发射系数
材料测试技术计算题
以计算题第一题的解法为例：1.作业四电子衍射图如图，已知Lλ=30.2㎜Å，测量得：RA=14.0mm,R B =23.2mm,RC=23.2mm,RD=30.5mm,RE=44.3mm标定衍射斑点的指数，并计算晶带轴解题过程一般有以下几步：1.确定N值2确定晶面族指数3确定斑点指数4确定晶带轴过程：1.首先要清楚N=h2+k2+l2在立方晶系中，晶面间距d，满足d2=a2/N又因为Rd=Lλ , 由于相机常数Lλ一定，实际上可推得R12: R22:···R n2=N1:N2:···N n1)知道这种关系，开始解题：为了解题过程清晰明了，建议列表计算：A B C D E2) 计算R，看表第三列3) 计算R2之间的比值,如表第四列4)将比值同时化为最简整数比，如第五列（注意：化整后，不能出现数字7，因为不可能出现7的相应衍射面，出现7后，将所有数字再乘2）这样，化整后的数字就是各斑点对应的N值。
5）由于N=h2+k2+l2，所以知道N值后，就能确定晶面族指数了。
例如：N=1时，晶面族为{100}，N=4 时，晶面族为{200}按照此法，确定了各N对应的晶面族，如表第六列6）以上过程都较为简单，真正的难点是确定斑点指数，斑点指数和晶面族指数的关系是：斑点指数的三个数字和晶面族指数的三个数字完全相同，但是具体各个数字的位置可以任意发生变化，正负也可发生变化。
如晶面族指数为311时，斑点指数可以为311，也可为131，也可为113，也可为1-31，还可以为-311，但要注意，实际表示时-3表示为3的头顶上加一小横。
7）此时，我们就要对照图片进行解释了，从图中可知，矢量Ra+Rb=Rd而且Rb+Rc=Re从式子可知：ha+hb=hd ka+kb=kd la+lb=ld注意此时的h,k,l已经是斑点指数了现在我们要做的事情，就是在满足各晶面族指数的情况下，适当改变晶面族指数中数字的位置和正负符号，获得的斑点指数要符合上述的矢量加和关系，这就叫做矢量自恰。
广西桂林、百色、梧州、崇左、北海五市2025届高三第二次调研物理试卷含解析
广西桂林、百色、梧州、崇左、北海五市2025届高三第二次调研物理试卷注意事项：1． 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
2．选择题必须使用2B 铅笔填涂；非选择题必须使用0．5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。
3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。
4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。
一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。
在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1、如图甲是建筑工地将桩料打入泥土中以加固地基的打夯机示意图，打夯前先将桩料扶正立于地基上，桩料进入泥土的深度忽略不计。
已知夯锤的质量为450M kg =，桩料的质量为50m kg =。
每次打夯都通过卷扬机牵引将夯锤提升到距离桩顶05h m =处再释放，让夯锤自由下落，夯锤砸在桩料上后立刻随桩料一起向下运动。
桩料进入泥土后所受阻力随打入深度h 的变化关系如图乙所示，直线斜率45.0510/k N m =⨯。
g 取210/m s ，则下列说法正确的是A ．夯锤与桩料碰撞前瞬间的速度为9/m sB ．夯锤与桩料碰撞后瞬间的速度为4.5/m sC ．打完第一夯后，桩料进入泥土的深度为1mD ．打完第三夯后，桩料进入泥土的深度为3m2、如图所示，一个劲度系数为k 的轻质弹簧竖直放置，弹簧上端固定一质量为2m 的物块A ，弹簧下端固定在水平地面上。
一质量为m 的物块B ，从距离弹簧最上端高为h 的正上方处由静止开始下落，与物块A 接触后粘在一起向下压缩弹簧。
从物块B 刚与A 接触到弹簧压缩到最短的整个过程中（弹簧保持竖直，且在弹性限度内形变），下列说法正确的是（ ）A ．物块B 的动能先减少后增加又减小 B ．物块A 和物块B 组成的系统动量守恒C ．物块A 和物块B 组成的系统机械能守恒D ．物块A 物块B 和弹簧组成的系统机械能守恒3、硅光电池是一种直接把光能转换成电能的半导体器件，它的工作原理与光电效应类似：当光照射硅光电池，回路里就会产生电流。
物理电子发射总结
一、热电子发射1、金属的热电子发射公式零场发射电流密度()()()223241exp /(1.31)exp /F meK J R T E E KT hAT E KT τϕπ=---⎡⎤⎣⎦=-其中：()22200341,120.4(A/cm K )meK A A R A h π=-==⋅A 是发射常数的理论值， R̅ 是平均反射系数，小于0.02，与势垒形状有关。
可见金属的热电子发射电流密度与温度T 和逸出功E φ是指数关系。
2、半导体的热电子发射公式()KT E AT J /exp 2ϕ-=其中逸出功F v E E E -=ϕ()()()()）1.43（ ）/（exp ），可得1.42代人式（时的逸出功，将0是式中(1.42) /exp /21exp /ln 22exp 04/52/1002/122/122KT E T N A J N K T E KT E N N AT KT E E E E NN AT KT N N KT E E E E AT J DF c C D d C C v CDD C d C C v ϕϕϕ-==-⎪⎪⎭⎫⎝⎛=⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+--⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-+--= 式（1.43）为半导体的热电子发射公式，也称四分之五次方定律。
发射系数：())1(224/52/34/1*2/1R e K h m A eF -=-π半导体热电子发射电流密度与金属有所不同，除了温度T 的关系有差别外，还与杂质浓度N D 有关。
N 型半导体的逸出功E φ比金属小，在同样温度下，半导体有更大的电流发射密度。
二、场致电子发射1、场致发射显示器FED与CRT的相同点：利用阴极电子经电场加速而轰击荧光材料发光的主动发光型显示器件。
FED与CRT的区别点：（1）CRT采用热阴极，通过加热阴极材料使其表面电子获得克服表面势垒的能量从而发射出来；而FED采用冷阴极，采用表面功函数较低、电子势很小甚至为负值得材料，使之在外加电场作用下逸出。
2011 第七章_次级电子发射
∴
Up = U0 - jp .R[1-δ(Up)]
阴极电子学 UESTC2011
(7-4)
稳衡状态下：
1 1 1 U 0 y U p U p Up i R ip R p
y y=Up/ipR+(1-U0/ipR)
（7-5）
1.
y(Up)－Up曲线与
3. MCP：（应用广泛）
把大量内径～40um的CEM（微通道式电子倍增管）组成一种蜂窝状结构 优点：总增益高，分辨率高
应用：(1) 示波管（用于观察高f信号和高速瞬变过程） (2) 象增强、夜视器件 (3) 场离子显微镜（获得清晰图像）
制备过程：
图7－21
微通道板(MCP)制备原理 阴极电子学 UESTC2011
（2）图像增强器：扫描电子显微镜、俄歇谱仪、„„
负面作用：
（1）栅控电子管：
（2）高压电子管： （3）超高频管：
栅极次级电子发射引起噪声
次级电子引起绝缘零件击穿 次级电子引起共振现象
阴极电子学 UESTC2011
7.1次级电子发射现象
7.1.1 金属的次级电子发射
1.δ与Ep的关系（图7-1）
（1）Ep↑→Epm→δ↑→δmax ；随后δ↓
4. 表面粗糙度的影响
图7-6 金属表面不同粗糙度对的影响
图7-7 粗糙表面使减小的示意说明图
结论：粗糙度↑→↓（阻挡作用）
5. T和原电子流强度的影响
（1）T影响不大 ；（2） IP没有影响
阴极电子学 UESTC2011
7.1.2半导体、绝缘体的次级电子发射
1. Ep~δm与金属相似，一般：δm（semi/insu）>δm（metal）， 受T影响小
材料分析技术作业题（含答案）
材料分析技术作业题（含答案）第一篇：材料分析技术作业题(含答案)计算题过程略，课堂作业少2题，所给答案仅供参考不保证正确第一章1、名词解释：（1）物相:在体系内部物理性质和化学性质完全均匀的一部分称为“相”。
在这里，更明白的表述是：成分和结构完全相同的部分才称为同一个相。
（2）K系辐射:处于激发状态的原子有自发回到稳定状态的倾向，此时外层电子将填充内层空位，相应伴随着原子能量的降低。
原子从高能态变成低能态时，多出的能量以X射线形式辐射出来。
当K电子被打出K层时，原子处于K激发状态，此时外层如L、M、N……层的电子将填充K层空位，产生K系辐射。
（3）相干散射:由于散射线与入射线的波长和频率一致，位相固定，在相同方向上各散射波符合相干条件，故称为相干散射。
（4）不相干散射:X射线经束缚力不大的电子（如轻原子中的电子）或自由电子散射后，可以得到波长比入射X射线长的X射线，且波长随散射方向不同而改变。
这种散射现象称为不相干散射。
（5）荧光辐射:处于激发态的原子，要通过电子跃迁向较低的能态转化，同时辐射出被照物质的特征X射线，这种由入射X射线激发出的特征X射线称为二次特征X射线即荧光辐射。
（6）吸收限:激发K系光电效应时，入射光子的能量必须等于或大于将K电子从K层移至无穷远时所作的功WK，即将激发限波长λK和激发电压VK联系起来。
从X射线被物质吸收的角度，则称λK为吸收限。
（7）★俄歇效应:原子中K层的一个电子被打出后，它就处于K激发状态，其能量为EK。
如果一个L层电子来填充这个空位，K电离就变成L电离，其能量由EK变成EL，此时将释放EK-EL的能量。
释放出的能量，可能产生荧光X射线，也可能给予L层的电子，使其脱离原子产生二次电离。
即K层的一个空位被L层的两个空位所代替，这种现象称俄歇效应.2、特征X射线谱与连续谱的发射机制之主要区别？特征X射线谱是高能级电子回跳到低能级时多余能量转换成电磁波。
连续谱：高速运动的粒子能量转换成电磁波。
电子衍射分析
三、各种物理信号产生的广度和深度
四、背散射电子与二次电子特点比较
1. 背散射电子能量很高，其中相当部分 接近入射电子能量，在试样中产生的 范围大，像的分辨率低； 2. 背散射电子发射系数随试样原子序数 增加而增大；
3. 虽然作用体积虽入射束能量增加而增 大，但背散射电子的发射系数受入射 束能量影响不大；
高性能透射电镜的放大倍数从100倍到100万倍，要求透射电 镜的放大倍数能够覆盖整个范围
加速电压
通常使用中为50KV，普通透射电镜的最高加速电压一般为 100KV和200KV，材料研究中通常选用200KV的电镜，目 前有3000KV的电镜。
样品制备
由透射电镜的工作原 理可知，供透射电镜分 析的样品必须对电子师 是透明的；此外，所制 得的样品还必须可以真 实反映所分析材料的某 些特性，因此样品制备 在透射电子显微分析技 术中占有相当重要的位 置，也是一个涉及面很 广的题目。大体上透射 电镜样品可分为间接样 品和直接样品。我们下 面将对间接样品的制备 作简单介绍。
晶体对入射电子波的衍射现象证实 了德布罗意假说的正确性，它揭示 了在微观世界中，粒子的运动服从 波动规律，在波振幅大的地方粒子 出现的几率大，在波振幅小的地方 出现的几率小。
E=eV=1/2mν² 其中：e—电子电荷 m—电子质量 V—加速电位
加速电压与电子波长的关系
加速电压（kV） 电子波长（A） 1 10 50 0.388 0.122 0.0536 加速电压（kV） 电子波长（A） 100 500 1000 0.0370 0.0142 0.00687
四、磁透镜
旋转对称的磁场对电子束有聚焦作用，在电子光学 系统中用于使电子聚焦成像的磁场是非匀强磁场，其 等磁位面形状与静电透镜的等电位面或光学玻璃透镜 的界面相似，产生这种旋转对称磁场的线圈装置称为 磁透镜。 •短线圈磁透镜
最新SEM二次电子成像和背散射电子成像
扫辅电命一次由子及背散射由干成像枝术扫描电镜成像主要是利用样晶面的微区特征，如形貌、原子序数、化学成分、晶体结构或位向等差异，在电子束作用下产生不同强度的物理信号，使阴极射线管荧光屏上不同的区域呈现出不同的亮度，从而获得具有一定衬度的图像，常用的包括主要山二次电子(SE, secondary electron)信号所形成的形貌衬度像和山背散射电子(BSE, backscattered electron)信号所形成的原子序数衬度像。
1. 二次电子(SE)像一形貌衬度二次电子是被入射电子轰击出的原子的核外电子，其主要特点是：(1) 能量小于50eV ,在固体样品中的平均口由程只有10〜lOOnm,在这样浅的表层里, 入射电子与样品原子只发出有限次数的散射，因此基本上未向侧向扩散：(2) 二次电子的产额强烈依赖丁•入射束与试样表而法线间的夹角a , a大的面发射的二次电子多，反之则少。
根据上述特点，二次电子像主要是反映样品表面10 nm左右的形貌特征，像的衬度是形貌衬度，衬度的形成主要取丁•样品表面相对于入射电子束的倾角。
如果样品表面光滑平整(无形貌特征)，则不形成衬度；而对丁•表面有一定形貌的样品，其形貌可看成由许多不同倾斜程度的面构成的凸尖、台阶、凹坑等细节组成，这些细节的不同部位发射的二次电子数不同，从而产生衬度。
二次电子像分辨率高、无明显阴影效应、场深大、立体感强，是扫描电镜的主要成像方式，待别适用于粗糙样品表而的形貌观察，在材料及生命科学等领域有着广泛的应用。
2. 背散射电子(BSE)像一原子序数衬度背散射电子是由样品反射出來的初次电子，其主要特点是：⑴能量高，从50eV到接近入射电子的能量，穿透能力比二次电子强得多，可从样品中较深的区域逸出(微米级)，在这样的深度范围，入射电子已有相当宽的侧向扩展，因此在样品中产生的范围大；(2)被散射电子发射系数几随原子序数Z的增大而增加，如下图所示。
由以上特点可以看出，背散射电子主要反映样品表面的成分特征，即样品平均原子序数Z 大的部位产生较强的背散射电子信号，在荧光屏上形成较亮的区域；而平均原子序数较低的部位则产生较少的背散射电子，在荧光屏上形成较暗的区域，这样就形成原子序数衬度(成分衬度)。
SEM二次电子成像和背散射电子成像
扫描电镜二次电子及背散射电子成像技术之青柳念文创作扫描电镜成像主要是操纵样品概况的微区特征，如形貌、原子序数、化学成分、晶体布局或位向等差别，在电子束作用下发生分歧强度的物理信号，使阴极射线管荧光屏上分歧的区域呈现出分歧的亮度，从而获得具有一定衬度的图像，常常使用的包含主要由二次电子(SE，secondary electron)信号所形成的形貌衬度像和由背散射电子(BSE, backscattered electron)信号所形成的原子序数衬度像. 1. 二次电子(SE)像—形貌衬度二次电子是被入射电子轰击出的原子的核外电子，其主要特点是：(1)能量小于 50eV ，在固体样品中的平均自由程只有10～100nm，在这样浅的表层里，入射电子与样品原子只发出有限次数的散射，因此基本上未向侧向分散；(2)二次电子的产额强烈依赖于入射束与试样概况法线间的夹角a , a大的面发射的二次电子多，反之则少.根据上述特点，二次电子像主要是反映样品概况10 nm左右的形貌特征，像的衬度是形貌衬度，衬度的形成主要取于样品概况相对于入射电子束的倾角.如果样品概况光滑平整（无形貌特征），则不形成衬度；而对于概况有一定形貌的样品，其形貌可当作由许多分歧倾斜程度的面构成的凸尖、台阶、凹坑等细节组成，这些细节的分歧部位发射的二次电子数分歧，从而发生衬度.二次电子像分辨率高、无分明阴影效应、场深大、平面感强，是扫描电镜的主要成像方式，特别适用于粗糙样品概况的形貌观察，在资料及生命迷信等范畴有着广泛的应用.2. 背散射电子(BSE)像—原子序数衬度背散射电子是由样品反射出来的初次电子，其主要特点是：(1)能量高，从50eV到接近入射电子的能量，穿透才能比二次电子强得多，可从样品中较深的区域逸出(微米级)，在这样的深度范围，入射电子已有相当宽的侧向扩大，因此在样品中发生的范围大；(2) 被散射电子发射系数η随原子序数Z的增大而增加，如下图所示.由以上特点可以看出，背散射电子主要反映样品概况的成分特征，即样品平均原子序数Z大的部位发生较强的背散射电子信号，在荧光屏上形成较亮的区域；而平均原子序数较低的部位则发生较少的背散射电子，在荧光屏上形成较暗的区域，这样就形成原子序数衬度（成分衬度）.与二次电子像相比，背散射像的分辨率要低，主要应用于样品概况分歧成分分布情况的观察，比方有机无机混合物、合金等.如上图所示，在铅/锡合金样品的二次电子图像上，可观察到概况起伏的形貌信息；在被散射电子图像中，可观察到分歧组分的分布情况，在铅(原子序数为82)富集的区域亮度高，而锡(原子序数为50)富集的区域相对较暗.。
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斜入射金属时二次电子的发射系数摘要：在具有一定能量的原电子轰击下, 从物体表面发射电子的现象称为二次电子发射，基于二次电子的主要物理发射过程，推导出了原电子的入射能量(W p0)、每个原电子以θ入射角进入金属内时所释放的二次电子数(δPEθ)和入射角(θ)之间的关系。
另外还确定了每个原电子以0º入射角进入金属内时（即垂直入射）所释放的二次电子数(δPE0)和原电子的入射能量(W p0)之间的关系。
根据实验结果可得出在0º角入射时的比例(βW p0)之间的关系。
还可以得到在θ角入射时的比值(βθ)、原电子0)和原电子的入射能量(的入射能量(W p0)以及入射角(θ)之间的关系。
根据在θ入射角下二次电子产量(δθ)、在0º入射角下二次电子产量(δ0)、在θ入射角下的背散射电子发射系数(ηθ)、在0º入射角下的背散射电子发射系数(η0)、βθ、β0、δPEθ和δPE0的关系，可以推导出关于在θ入射角下能量在2-10 keV以及10-102keV范围内的二次电子发射系数(δθ)、在0º入射角下二次电子发射系数(δ0)、ηθ、η0、W p0和入射角(θ)的通式。
比较由通式计算出的二次电子发射系数和实测出的铝、镍、铅、铍的发射系数，结果表明这些得出的公式通用于对入射角0-800范围内二次电子发射系数的估测。
关键词：二次电子发射系数比值角度范围金属蒙特卡洛法1、简介随着电子技术的发展, 二次电子发射得到愈来愈广泛的应用, 因此, 二次电子发射现象引起了人们极大的兴趣, 人们对各种物质二次电子发射的特性、机理和应用进行了广泛深入的研究，其中二次电子发射系数是一个重要的研究内容，许多学者已经研究过二次电子发射系数以及它们相应的公式[1-8]。
用于确定在θ入射角下二次电子发射系数的方程式已经被广泛研究过了，因为这些公式可以在实际应用中来估测在入射角0-600范围内的二次电子发射系数[9-12]。
实际上，二次电子发射系数和入射角(θ)的关系可以被用在更大的角度范围内[13]，现在蒙特卡罗法得出的计算方法允许我们在大角度范围内进行非常精确的估测，蒙特卡罗法要从概率说起，概率是用于描述不确定性事件即随机事件发生的可能性的大小，对于一些比较简单的随机事件的概率计算问题，我们可以通过一些比较常用的概率计算公式进行准确的计算，但是随着研究问题的深人和事件本身的复杂性，直接导致了概率计算的困难，甚至是根本无法计算。
然而随着计算机技术的发展，近代发展起来的蒙特卡洛方法在复杂事件的概率计算中却起了十分重要的作用。
最早期的蒲丰投针问题就可以用随机模拟的方法来计算，并且还可以近似地确定无理数的值。
蒙特卡洛方法通常的做法是利用数学或物理的方法产生田，中的均匀分布的随机数，利用一个变换就可以得到任意分布函数是随机数，在随机数个数很大时，由大数定律我们可以用频率来近似代替概率，进而可以求出事件的概率值，虽然一些学者并不知道如何使用蒙特卡罗法，但是他们可以用提出的在θ入射角下二次电子产量公式来估测实际应用中在入射角0-800范围内的二次电子发射系数。
基于二次电子的主要物理发射过程，推导出了一个高能原电子的入射能量(W p0)、每个原电子以θ入射角进入金属内时所释放的二次电子数(δPEθ)和入射角(θ)之间的关系。
另外还确定了每个原电子以0º入射角进入金属内时所释放的二次电子数(δPE0)和一个高能原电子的入射能量(W p0)之间的关系。
这些关系被用在能量2-10 keV范围内。
根据实验结果，得出在0º角入射时的比值(β0)和能量在2-10 keV范围内的一个原电子的入射能量(W p0)之间的关系。
还可以得到在θ角入射时的比值(βθ)、能量在2-10 keV范围内的一个原电子的入射能量(W p0)以及入射角(θ)之间的关系。
根据在θ入射角下二次电子发射系数(δθ)、在0º入射角下二次电子发射系数(δ0)、在θ入射角下的背散射电子发射系数(ηθ)、在0º入射角下的背散射电子发射系数(η0)、βθ、β0、δPEθ和δPE0的关系，可以推导出关于在θ入射角下能量在2-10 keV以及10-102keV范围内的二次电子发射系数(δθ)、在0º入射角下二次电子发射系数(δ0)、ηθ、η0、W p0和入射角(θ)的通式。
比较从通式中得到的二次电子发射系数和铝、镍、铅、铍的实验发射系数。
结果表明这些提出的公式通用于在0-800角度范围内的二次电子发射系数。
这些提出的关于二次电子产量的公式可以被用在更大角度范围内的估测以及二次电子的实际应用中。
2、二次电子在实际过程中的应用2.1、二次电子发射的研究意义高能物理的发展，正负电子对撞机(e+e-LC)，新一代同步辐射装置特别是九十年代以来国际上出现的大型能量为0.5TeV的LC方案(NLC、JLC、TESLA、CLIC、SBLC、VIEPP)和自由电子激光FEL的发展，都对电子直线加速器提出了很高的要求。
为了满足这些要求，很重要的一个环节是必须改进粒子注入器的性能。
如何获得短脉冲、高流强、低发射度、低能散、稳定性很高的电子源，近年来不少实验室在开展研究，并已取得较好的研究成果。
表1自由电子激光对束流的要求IR Visible XUV X-RAY Wavelength(μm) 1-500 0.1-1 0.01-0.1 <0.01Energy(MeV) 10-100 100-200 200-500 >500Micropulse length(ps) 1-20 1-20 1-20 1-20Micro repetition(MHz) 10-100 10-100 10-100 10-100Jitter(ps) <<pulse lengthPeak current(A) >20 >50 >100 >200Norm. Emit. (πmm mrad) 60-500 20-60 3-20 <3Eneregy spread(%) <0.5 <0.2 <0.1 <0.1Macropulse length(μs) >10 >10 >10 >10表2 对撞机对束流的要求colliders Drive linac Micropulse length(ps) 0.5-1 1-2Micropulse repetition(kHz) ～1 15-30Peak current(kA) >1 30-60Norm.hor.emit.(πmm mrad) <4 -Norm.vert.emit.(πmm mrad) <1 -Energy spread (%) 1 -Macropulse length(ns) - 10-100Macropulse repetition(kHz) - 1-2表3 TESLA X-ray FEL束流参数Electron beam energy13～15GeVPeak current 5.0kArms bunch length25μmrms normalized emittance, 1.6 mrad mm rms energy spread 2.5 MeV Bunch train duration 1070µs Bunch separation93 ns Max. number of pulses per train 11500 Repetition rate5 Hz射频直线加速器注入器大多采用栅控热阴极电子枪加聚束装置的方法。
但是该方法有一个原理性的缺陷：电子在低能区行程太长，因此空间电荷和横向电磁场效应会促使发射度增长，当束流密度高时这种效应就尤为严重。
从束流的归一化峰值亮度的定义[5]：2/nn I B ε=（I 为峰值电流，n ε是归一化发射度），可以看出，要提高束流的亮度，提高流强和降低发射度是其关键。
微波电子枪和常规高压电子枪相比具有显著的优越性。
因为击穿场强随着电磁波频率的升高而变大。
最高的直流场强在不到几个MV/m 的情况下就会发生击穿。
而在S 波段的微波腔中，场强可达数十MV/m 。
如此高的加速电场可以将电子在几个厘米的距离内加速到相对论速度。
众所周知，空间电荷力的大小与2γ成反比，从而大大地减小了空间电荷效应对电子束初始发射度的影响。
随着同步辐射应用的发展，对光源亮度的要求越来越高，其解决办法之一是基于FEL 的第四代光源，而自由电子激光对束流品质提出了更高的要求。
一般要求发射度在几个π毫米.毫弧度量级，脉冲束流达数百安培。
为达到这一要求，微波电子枪被认为是最佳方案。
研究产生高流强、短脉冲的电子束已经成为一个挑战性的问题。
高脉冲流强束流已在电子加速器中作为注入束流被广泛的应用。
如工业用的直线加速器、直线对撞机用的高能加速器、新型粒子加速方法的研究以及自由电子激光的射频直线加速器等。
在过去的二十余年里，人们投入了大量的精力研制高功率的直线注入器以及激光驱动的光阴极注入器，但是它们的可靠性因依赖于光阴极材料的选取和激光束性能的稳定而有待进一步的提高。
总之，现今使用的这些方法都相当的复杂、笨重和昂贵，在使用中受到很多限制。
开展二次电子发射微波电子枪的研究，就是因为它具有自然聚束效应而显得优点明显并有应用前景。
利用射频腔里的二次电子发射和谐振放大倍增产生自然聚束的电子束团，是最近几年研究发展起来的一种新型电子枪。
它可以产生高束流亮度、皮秒量级的短脉冲束流，因而又被叫作微脉冲枪（Micro Pulse Gun ，简称MPG ）。
MPG 除具有自聚束的性能外还具有冷电子发射、长寿命和对污染的忍耐度等优点，使得它在射频源产生、光刻、辐射医疗、辐照活化和作为直线加速器的注入器等方面颇具吸引力。
国外对二次电子发射微波电子枪的理论、实验研究均取得了很大的进展,目前已完成了L,S,X 三个波段的出束实验。
国内也已开始了这方面的理论研究[6-9]。
科大国家同步辐射实验室在211工程的支持下已对二次发射微波电子枪的原理做了初步的研究[10]。
在中国科学院创新工程的支持下继续开展二次电子发射微波电子枪的研制，以便为自由电子激光器以及第四代光源等的研究探索新路和技术积累。
二次电子发射微波电子枪是利用微波腔内的二次电子发射和电子倍增从而在微波场中产生自然聚束的电子束团。
这种射频电子枪腔体的一面壁被设计成对电子是半透明的(透过率为T)，而对射频电场却是不透明的。
这样电子束流就可以从这个高频腔内穿出。
二次电子发射微波电子枪的原理如图1所示。
图1二次发射微波电子枪的工作原理图1中的δ1和δ2分别是微波腔内的两面壁上的材料的二次电子发射系数，要使二次发射微波电子枪能利用微波腔内的二次电子发射和在微波场中产生自然聚束的电子束团倍增必须满足以下条件1)1(21>-⨯⨯T δδ因此研制二次电子发射微波电子枪就必须研究二次电子发射，当然研究二次电子发射还有其它的应用。