微观非均匀阴极场发射束的动力学

我们通过分子动力学模拟 [arXiv:1412.4537 [physics.plasm-ph], arXiv:1608.06789 [physics.plasm-ph]] 研究了由面积为 1 ${\rm \mu m}^2$、具有非均匀两级功函数 $\phi_{\rm low}$ 与 $\phi_{\rm high}$ 的平面阴极表面经场发射释放的电子束。采用一个矩形网格作为模型，其中每个单元可取两种功函数值之一。网格中单元数从 6x6 到 96x96 不等。我们将周期性棋盘排布与斑块的无序分布进行比较。我们进行多次模拟，并在每次中随机化图案。通过计算各电子的位置与速度、均方根发射度以及电子束亮度来研究束流行为。当具有 $\phi_{\rm low}$ 的斑块处于少数时，发射度随其平均间距增大而增大，亮度则减小；而当具有 $\phi_{\rm high}$ 的斑块处于少数时，二者行为分别相对于其平均间距发生反转。我们模拟中完整包含了所有粒子间的库仑相互作用。