автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Разработка автоматизированной системы расчета параметров процессов фото- и вторичной электронной эмиссии

МОСКОВСКИЙ ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОННОГО МАШШСЙТРОЕНйй

Не. правах рукописи

ТЮТШНИКОВ Ннколай Николаевич

УДК S2I.3I5.57?

РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ РАСТГТА :;А?АШТРОВ ПРОЦЕССОВ «ОТО- И ВТСРЙЧКОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ ЗМЙССГШ

Спеплглъность: 05.13.12 - Системы автоматизации

проектирования

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

МОСКВА - 1992

^деп J "

■ . ■ НЛЯ

Работа выполнена на кафодре: Микроволновой я квантовой электроники Московского института электронного мапилостроения.

Научный руководитель - доктор технических наук,

профессор Черкасов A.C.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,,

профессор Кравченко В.А. кандидат физико-математических наук Наэаркия A.B.

Ведущее предприятие - НПО ВНШЮФИ

Защита состоится 23 февраля 1993 года в 14 ч. на заседании Специализированного совета К 063,68.01 при Москозскоы институте электронного машиностроения по адресу: 109028, Москва, Ж-28, Б.Вузовский пер., 3/12, МИЭМ.

С диссертацией мовно ознакомиться в библиотеке МЙЗМ.

Автореферат разослан " " 1992 года.

Учекый секретарь специализированного Совета,

кандидат технических наук /Wr—■»у^"' В.А. Старых

I

I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Практика разработки современных электровакуумных фотоэлектронных ' приборов (ЭВ ФЭП) с параметрами, способными удовлетворить все возрастающие требования, предъявляемые в самых разнообразных областях науки и техники, испытывает ряд серьезных трудностей, обусловленных многими факторами, основными из которых являются:

- повышение ответственности и сложности задач, решаемых с помощью оптоэлектронных систем,, ' и вследствие этого - резкое

усиление требований к патаметтм ЭВ ФЭП;

* *

- увеличение технического цикла жизшг изделий электронной техники при сокращении сроков их морального старения.

Факты свидетельствуют о том, что в 1978 году среднее время разработки изделия составляло за рубежом менее 2 лет, но уже :•. 1982 году этот срок для изделий электронной техники (ИЗТ) увеличился до 2,5 - 3 лет» а к началу 90-х годов прогнозируется увеличение этого срока до-4 лет. При этом в 1978 году средний срок эксплуатации ИЭТ составлял за рубежом около 7 лет,, а к 1982 году этот срок снизился до 5 лет. В 1990 году эти тенденции сохранились и составили в среднем около 3 лет. Следовательно,• при этих противоречивых тенденциях возникает такое положение, при котором выпускаемые изделия могут стать с момента начала их производства морально устаревшими.

Выход лежит в области автоматизации процесса создания изделий злектронной техники. Для сокращения цикла их проектиро-валия необходимо применение объектно-ориентированных систем автоматизированного проектирования.

Цель работы и задачи исследования. Целью диссертационной работы является создание автоматизированной системы расчета параметров процессов фото- и вторичной электронной эмиссии, предназначенной для моделирования и анализа параметров процессов фото- и вторичной эмиссии, протекающих в ЭВ ФЭП и их функционально-автономных узлах, на стадии предпроектных исследований.

Достижение указанной цели предполагает решение следующих основных задач:

. I. Анализ состояния и вопросов автоматизированной разработки ЭВ ФЭП, автоматизации предпроектных исследований при проектировании этого класса изделий электронной техники, а также исследований в области моделирования процесса электронной эмиссии с целью разработки физических и математических моделей процесса, приемлемых для численного анализа с использованием вычислительной техники.

2. Выбор и обоснование состава и структуры АСР ЭЭ, разра-' ботка требований на ее проектирование.

3. Создание методики, проектирования АСР ЭЭ, позволяющей создавать автоматизированные системы инженерно-технических расчетов с"гибкой структурой, приспособленные к модернизации, наращиванию и развитию.

4. Создание многокритериальной методики оценки качества АСР ЭЭ для ее разносторонней оценки на'всех этапах жизненного цикла, используя требования, предъявляемые при разработке и эксплуатации военной техники и гражданской продукции.

5. Разработка, реализация и исследование физических и математических моделей выхода электронов из твердого тела под воздействием светового излучения или потока электронов, а так-

- 3 -

же численных методов анализа этих моделей.

6. Разработка программного и информационного обеспечения, достаточных для выполнения функций АСР ЭЭ и для простоты вклю-

. чэния новых моделей в состав АСР ЭЭ, а также лингвистического обеспечения, позволяющего создать эффективный' диалог между пользователем и ЭВМ. -

7. Проведение испытаний АСР ЭЭ, оценка и анализ результатов вычислительного эксперимента с целью выдачи рекомендаций использования различных методов анализа с последующей оценкой качества АСР ЭЭ и расчетом ее научно-технического уровня.

Основные методы решения. Для решения поставленных задач были использованы псевдопотенциальная теория кристаллических структур, кинетическая и кинематическая теории, "с-Тоды .вычислительной математики, основные принципы цвалиметриие некоторые положения теории вероятаортей, теорпя и методы структурного программирования. ,

Научная новизне диссертационной работы заключается в следующем: ■ • -

1. Разработана структура АСР ЭЭ для решения "широкого круга задач малинного моделирования фото- и вторично-эмиссионных процессов, протекающих в ЭВ ФЭН.

2. Разработан класс физических и математических моделей процессов фото- и вторичной эмиссии, а также методы их анализа, состоящий из:

- моделей процесса электронной эмиссии без учета способа возбуждения электронов;

- моделей процесса вторичной электронной эмиссии с учетом

' - 4 —

обобщенного потенциала, на основе решения кинетического ургв-кения, на основе полуэмпкрических закономерностей;

- моделей процесса фотоэлектронной эмиссии на основа кинематической теории.

Разработанные модели являются основными компонентами математического обеспечения АСР 33, позволяющие моделировать исследуемый процесс с необходимой степенью приближения.

3. Разработана методика пошагового проектирования, являющаяся методической основой решения задачи построения АСР ЭЭ.

4. Разработана методика многокритериальной оценки качества автоматизированных систем инженерно-технических расчетов, применимая к оценке качества широкого класса систем.автоматизированного проектирования.

«

Практическая ценность диссертационной работы заключается в создании и внедреннии в процесс проектирования ОБ ФЗП автоматизированной системы расчета параметров . фото- к вторичной электронной эмиссии, позволяющей моделировать процессы, исследуемые на ранних стадиях разработки ЗВ ФЗП.

Реализация результатов. Исследования и практическая реализация результатов диссертационной работы проводились на кафедре Микроволновой и квантовой электроники Московского института электронного машиностроения по плану важнейших работ в рамках, целевых комплексных программ по хоздоговорной тематике и договорах о творческом сотрудничестве с 1985 по 1992 г.г.

Результаты диссертационной работы нгшли практическое применение и внедрены в НПО ВНИИ оптико-физических измерений Госстандарта РО. Открытые результаты диссертационной работы

• - 5 -

использованы в учебном процессе МИЗМ в курсах лекций "Вакуумные и плазменные приборы.и устройства" и "САПР электронно-лучевых и фотоэлектронных приборов".

Апробация работы» Основные положения диссертационной работы докладывались и обседались на постоянно действующем семинаре НТОРЭС (научно-техническое-общество радиоэлектроники' и связи) им.Попова (г.Москва, 1990), на Всесоюзном научно-техн»г ческом совещании семинара "Микропроцессорные системы управления технологическими процессами в ГПС" (г.Одесса, 1990)-, на секции "Применение новых информационных технологий в АСУ" XX конференции молодых ученых (специалистов) в/ч 0116Я (г.Москва, 1991), на постоянно действующем семинаре "Организация вычислительных процессов па базе разнородных СУБД, функционирующих на ЕС и. ПЭВМ" (г.Москва, 1991).

По материалам диссертационной работы опубликовано 9 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав с выводами, заключения, списка литературы и приложения. Работа изложена на 133 машинописных листах и содержит 103 страницы текста, 23 рисунка на 22 страницах и 4 таблицы на 8 страницах. Сгчсок литературы на 6 страницах содержит 81 наименование.

: - 6 -2. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследований, определены цель и основные задачи работы, сформулированы полученные . результаты и приведено краткое содержание глав.

В первой главе проведен анализ состояния вопросов автоматизированной разработки ЭВ ФЭП, автоматизации предпроектных исследований при проектировании этого класса электронной техник!, . а также исследований в области моделирования процессов электронной эмиссии.

Анализ состояния автоматизированной разработки изделий электронной техники и ЭВ ФЭП показал, что этап предпроектных исследований, на котором закладываются характеристики образца, и частично этап эскизного проектирования, на котором осуществляется расчет параметров прототипа будущего изделия по упрощенным формулам, практически лишены средств автоматизации.

В связи с этим возникает необходимость разработки систем автоматизации ранних стадий создания ЭВ ФЭП. Результаты этих исследован'й и„формирования технического задания будут являются входом для автоматизированного проектирования.

Таким образом задача автоматизации предпроектных исследо- . ваний состоит з разработке автоматизированной системы расчета параметров, процессов, протекающих в ЭВ ФЭП, которая должна включать комплекс взаимосвязанных машинных моделей, описывающих фото- и вторично-эмиссионные параметры важнейших функционально-автономных узлов, к которым относятся фотокатоды, эффективные эмиттеры вторичных электронов, канальные электронные умножители, для оценки реализуемости разрабатываемого прибора,

а также улучшения параметров существующих приборов.

В общем виде задачи моделирования процессов электронной эмиссии не решаются машинными методами даже с учетом общепризнанных физических приближений» таких как адиабатическое приближение и приближение самосогласованного поля. Дли их решения необходимо использование квантово-механкческой теории.. рассматривающей поток электронов с учетом кристаллической ре;«8г-< ки, теории эффективного потенциала, а также ряда работ лс- кинематической теории, рассматривающей электроны с позиций обычных тел.'

Вс второй главе разработаны структура автоттпэярг.плкяпи системы расчета параметров процессов фото- и зторячной элэхт-роняой эмиссии, требования па ее проектирование. а riuixe методики -проектирования ЛСР 33 и оценки ее качества.

Автоматизированная система . расчета электронной эмиссии

.I

(АСР ЭЭ) предназначена для моделирования ;г анализа параметров процессов фото- и вторичной электронной с^ясспи,. протекающих в ЗВ ОЗП. АСР 33 обеспечивает возможность расчета параметров . процессов электронной эмиссии в зависимости от характеристик . материала и величины внешнего воздействия на него для различных моделей процесса. Ойа может быть использована на этапе предпроектннх исследований при разработке ЗВ ФЭП.

Разрабогатая структура АСР ЭЭ состоит из следующих компонентов:

I). Информационно-справочной системы, предназначенной для задания исходных данных при проведении вычислительного эксперимента, накопления результатов расчетов и определения характеристик используемых моделей;

■ - 8 -

2). Расчетного комплекса на ПЭВМ, предназначенного для проведения расчетов с помощью моделей процесса электронной эмиссии, обладающих высокой временной'эффективностью;

3). Расчетного комплекса на ЕС ЭВМ, предназначенного, для проведения расчетов с помощью моделей процесса электронной эмиссии, требующих больших затрат машинного времени и не позволяющих получать значения параметров в интерактивном режиме;

4). Комплекса графического отображения информации, пред--назначенного для выдачи результатов проведения вычислительного эксперимента в графической форме (в виде графиков, гистограмм и т.п.).

Информационно-справочная система состоит из четырех основных подсистем:

- Подсистемы выбора модели расчета, предназначенной для выбора пользователем модели расчета параметров; настройки АСР ЭЭ в соответствии с выбранной моделью.

- Подсистемы проведения вычислительного эксперимента, предназначенной для изменения некоторых характеристик материала; в соответствии с условиями эксперимента; задания диапазона величины внешних воздействий на исследуемый материал; проведения вычислите. _,ного эксперимента в соответствии с заданными исходными' данными; сохранения результатов расчета для их последующего анализа.

-Подсистемы просмотра результатов, предназначенной для выбора одного из проведенных ранее вычислительных * экспериментов; определения исходных данных проведения выбранного эксперимента; выдачи результатов расчета этого эксперимента; вывода результатов на печать в виде таблицы или графика.

- Подсистемы модификации АСР ЭЭ, предназначенной для из-

ыенения перечня моделей процесса, а также- включения новых моделей в состав АСР ЭЭ; редактирования перечня характеристик материалов, внешних воздействий и параметров процесса в соответствии с новым перечнем моделей; ведения справочника характеристик материалов в соответствии с их перечнем; установки граничных условий внешних воздействий-для используемых в АСР ЭЭ моделей процесса электронной эмиссии.

АСР ЭЭ и виды ее обеспечения отвечают следующим основным требованиям:

- АСР ЭЭ и все виды ее обеспечения должны быть приспособлены к модернизации, развитию и наращиванию в процессе развития теории моделирования процесса электронной эмиссии. АСР ЭЭ должна обеспечивать взаимодействие пользователя как в интерактивном, так и в пакетном режиме.

- Информационное обеспечение АСР ЭЭ должно быть достаточным для выполнения всех автоматизированных функций и должно включать перечень .моделей процесса электронной эмиссии и их параметров, справочник характеристик материалов и величин внешних воздействий, а также журнал проведения экспериментов.

- Лингвистическое обеспечение АСР ЭЭ должно разрабатываться в интересах специалистов в области проектирования 'ЭВ ФЭП и прикладных программистов, развивающих АСР.

- Программное обеспечение должно обладать свойствами функциональной достаточности, надежности, адаптируемости, модифицируемости, модульности построения и удобства эксплуатации.

Для создания АСР ЭЭ разработана методика пошагового проектирования, этапы которой для различных видов обеспечения и их взаимосвязь показаны на рис. I.

Математическое Информационное Лингвистическое Программное обеспечение обеспечение обеспечение обеспечение

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

Рис. I. Этапы методики пошагового проектирования АСР ЭЭ для разных видов обеспечения.

УгюЕень иерархии показателей

Номенклатура показателей качества

Тип показателей

0

1

2 3

НТУ

Факторы

Критерии

Метрики

Оценочные элементы

Научно-'

технический

уровень

Группы

комплексных

показателей

Комплексные

Комплексные или

единичные Единичные

Рис. 2. Иерархическая схема формирования НТУ.

Для оценки качества АСР ЭЭ разработана методика, основан ная на принципах квалиметрш, / которая состоит из следующих этапов:

1). Цель оценки.

2). Выбор номенклатуры показателей качества.

3). Выбор базового образца.

•4), Выбор методов определения значений показателей.

5). Определение значений показателей.

6). Оценка уровня качества.

При выборе номенклатуры показателей качества используется система, приведенная на рис. 2, имеющая четыре уровня иерархии .

Факторы и критерии характеризуют универсальные свойства продукции и могут оставаться неизменными при любой номенклатуре показателей качества. Перечень факторов и подчиненных им

4

критериев следующий:

- назначения: классификационный, функциональные, эффективности, логической -корректности,'универсальности;

- приспособленности • ПС к эксплуатации и сохранения работоспособности: надежности, помехозащищенности, эргономичности;

- рациональности технико-экономических решений: конструктивные, стандартизации и унификации, технологические, экономические.

Для получения обобщенной оценки качества АСР ЭЭ или ее определенных характеристик используется термин научно-технический уровень.

В третьей главе на этапе проектирования математического обеспечения разработаны физические и математические модели процессов фото- и вторичной электронной эмиссии, а также численные методы их анализа. В рамках проектирования информационного обеспечения разработана и реализована модель базы данных АСР. ЭЭ. При проектировании лингвистического обеспечения разработан диалог АСР ЭЭ и его функциональное наполнение. В рамках проектирования программного обеспечения разработана структура к.лпонентов АСР ЭЭ и на примере -показан процесс проектирования программных модулей.

Первоначально, была разработана общая модель процесса электронной .эмиссии из твердого тела в вакуум без учета способа возбуждения электронов в кристалле для случаев бесконечного

♦

и конечного потенциального барьера

Вероятность выхода электронов из твердого тела определяется волновой функцией в системе ядер. Учитывая только кристаллическую структуру твердого тела и -ориентацию поверх-

ности раздела относительно решетки кристалла, задачу в общем виде численными методами решить нельзя, т.к. решений бесконеч'-но много. Поэтому, используя адиабатическое приближение и приближение самосогласованного поля, решаем задачу в одноэ-лектронном приближении. • ~

При квантово-механической пиох-сиппке задачи состояние электрона описывается волновой функцией, которая является решением уравнения Шредингера:

Такая волновая функция является плоской волной де Бройля

v

и твердом теле состоит из двух волн (прямой и отраженной), а в вакууме -из одной (прошедшей):

у{ I / _ в тверд0М теле

~ - в вакууме

'Для нахождения вида волновой функции процесса отражение и прохождение волн Блоха,, разложенных в ряд Фурье, представляется в терминах отражения и прохождения плоских волн. Для исключения затухающих плоских волн решается задача нахождения собственных функций при заданном волновом векторе:

решением которой является- матрица отражения, называющейся ABIC.

Сшивая отдельные 'базисные волны при заданных граничных условиях определяются коэффициенты плосковолнового разложения и вид волновой функции.•

- 14 -

В этом случае вероятность выхода электронов из твердого тела в вакуум (коэффициент прохождения) для бесконечного барьера будет иметь вид: °

± (и)

7V "¡ъТ'-Яг/

для конечного барьера

л '

Учитывая все составляющие волны и усредняя по всей границе раздела получаем полный и усредненный коэффициенты прохождения .

Для определения параметров процесса вторичной электронной эмиссии были разработаны три модели.

Первая модэль основана на определенной ранее волновой функции с учетом обобщенного потенциала, действующего на электрон: '

Ш) - Ц(г) * у^ (г) . I/(?)

где: - потенциал, описывающий проникновение электрона

через потенциальный барьер на границе раздела двух сред;

(г) - потенциал, действующий на электрон внутри кристаллической решетки твердого тела, и который может быть описан как псевдопотенциал; • ,

- кулоновский потенциал, описывающий взаимодействие первичного и вторичного электрона.

Для получения результатов решаем задачу о минимизации функционала:

- Л!¿1

. -

- 15 -

для уравнения Шредингера, используя ыетод Рица.

Найдя вид волновой функции используя в качестве на-

чального приближения волновую функцию, полученную в предыдущей модели, определяем коэффициент вторичной эмиссии в виде:

ъ?г

Вторая модель основана на использовании кинетического уравнения,, характеризующего каскадный процесс рассеяния возбужденных вторичных электронов при юс движении к поверхности твердого тела и при прохождении потенциального барьера на границе: .

Jt l /77 l > W/ 9t

, Для вычисления коэффициента истинно вторичной электронной эмиссии определяется средняя длина свободного пробега электронов:

При решении кинетического уравнения, используется разложение входящих в него функций по полиномам Лежандра. зная которые, коэффициент истинно вторичной эмиссии в зависимости от энергии возбуждающих электронов будет иметь вид:

Третья модель основана на некоторых эмпирических (или по-луэмпнрических) зависимостях, полученных на основе экспериментальных данных. Они позволили получить коэффициент вторичной эмиссии ff^S *г? с учетом коэффициента отражения:

Г) я ---■ ---

- 16 -

В одномерном приближении и в предположении, что размеры электронного пучка значительно превосходят глубину проникновения первичных электронов, получаем коэффициент истинно вторичной эмиссии: Л

Щ)- -

Для моделирования процесса фотоэлектронной эмиссии была использована кинематическая теория. При моделировании процесса предполагалось, что между каждой парой слоев рассеяния электронов существует прямая а обратная бегущие волны, причем многократным отражением от слоев рассеяния пренебрегается.

Волновая функция у каждого слоя рассеяния в твердом теле имеет вид: .

= QÍ e¿p¡¿k(í-hc)JQ~ ex.pl- Lk(к -hc)]

Раскладывая волны на прямые и отраженные с учетом граничных условий получаем функции волн, прошедшие потенциальный барьер:

■ Ж-А**'*.

с амплитудами

е*»

Квантовый выход электронов выражается в следующем виде:

д*

Учитывая, возбуждение волны фотоном может произойти в любом промежутке между слоями, среднее значение квантового выхода определяется в виде:

>• — t /

- 17 -

В процессе проектирования информационного обеспечения АСР ЭЭ были разработаны локальные представления данных пользователем для каждой модели процесса, состоящие из:

- характеристик материала, •

- величин внешнего воздействия;

- вычисляемых параметров процесса.

Характеристики материала могут быть фиксированными (F), изменяемые (I) или зависимыми от величины внешнего воздействия (0); значения внешних воздействий могут быть определены "интервалом допустимых значений (Z) или задаваться конкретными числами (D).

При разработке концептуальной модели базы данных и трансляции ее в логическую,, с учетом возможностей v. .'ьД Clipper, была создана и реализована модель базы данных АСР ЭЭ, которая состоит из следующих компонентов:

- перечень (словарь) используемых в комплексе программ -расчетных моделей процесса электронной эмиссии;

- перечет (словарь) параметров моделей, содержащих характеристики материала, список внешних воздействий и рассчитываемых в моделях материалов;

- конкретные характеристики материалов;

- граничные условия внешних воздействий и изменяемых параметров материала;

- данные экспериментов, включающие описание эксперимента, • конкретные значения изменяемых параметров материала, зависимости параметров материала от величины внешнего воздействия и результаты расчетов,

Проектирование лингвистического обеспечения АСР ЭЭ было сведено к созданию эффективного диалога между пользователем и

автоматизированной системой. Разработанный сценарий диалога содержит перечень- функций, - позволяющий пользователю выбрать модель расчета,' произвести вычисления, просмотреть данные экспериментов,, изменить параметры АСР ЭЭ и выполнить другие вспомогательные действия. .

Б рамках проектирования программного обеспечения разработана структура компонентов АСР. ЭЭ, включающая:

1). Информационно-справочную систему EMIS, которая осуществляет взаимодействие с пользователем при. проведении и анализе вычислительного эксперимента, и обеспечивает поддержку нормативно-справочной информации для проведения расчетов и ведения результатов экспериментов.

2). Расчетные программы На ЕС ЭВМ:

- ЕЖ SB и EMISK для моделирования процесса электронной эмиссии без учета конкретного внешнего, воздействия в случае бесконечного и конечного потенциального барьера?

- EMISV для моделирования процесса вторичной электронной эмиссии с учетом обобщенного потенциала;

- EMISF "для моделирования процесса фотоэлектронной эмиссии на основе кинематической теории с учетом коэффициента прохождения.

3). Расчетные программы на персональной ЭВМ, которые являются более простыми и требуют небольших затрат машинного времени: _

- MODELI для-моделирования процесса вторичной электронной эмиссии на основе решения кинетического уравнения;

- M0DEL2 для моделирования процесса вторичной электронной эмиссии на основе полуэмпирической формулы;

- M0DEL3 для моделирования процесса фотоэлектронной

- 19 -

' эмиссии на основе кинематической теории,

В четвертой главе представлены результаты вычислительных экспериментов, выполненных при испытаниях АСР ЭЭ, проведен их анализ и даны рекомендации по использованию моделей процесса. По результатам испытаний оценена точность разработанных методов анализ?, моделей процесса, В соответствии с разработанной методикой рассчитан науйю-твхнический уровень АСР ЭЭ.

Результаты испытаний сводятся к следующему:

- Модели процесса электронной эмиссии без учета конкретного внешнего воздействия целесообразно использовать при проведении .фундаментальных исследований для разработки других моделей электронной эмиссии. Модели работают для значений энергий возбужденного электрона не более 10 зВ. С практической точки 'зрения интересны величины энергий, при которых наблюдаются пиковые значения выхода электронов,

. - Модели процесса вторичной электронной эмиссии позволили - получить количественные оценки величин процесса. Модель с 'петом, трех потенциалов целесообразно использовать в диапазоне энергий первичных электронов.нэ более 10 эЕ. Модели основанные на решении кинетического уравнения и на полу?кпирических зависимостях целесообразно использовать в диапазоне более 100 эВ, однако рекомендуется использовать вторую (более простую) модель для получения предварительных оценок, первую - для более точного анализа.

- Модели процесса фотоэлектронной эмиссии характеризуют качественное поведение этого процесса и их целесообразно использовать при значениях длины волны элактро-магнитного излучения не более I мкм. С практической точки зрения интересны

- 20 -

области волн с максимальным потоком фотоэлектронов.

При оценке точности методов анализа моделей процесса .электронной эмиссии выявлено, что погрешность математической модели намного превышает погрешность метода и вычислительную погрешность, поэтому при оценке погрешность метода и вычислительная погрешность не учитывались.

Оценка точности показала:

- погрешность модели процесса электронной эмиссии с учетом трех потенциалов мала и затем при увеличении энергии первичных электронов достигает 30'/.;

- при больших значениях энергии первичного электрона погрешность модели на основе полуэмпнрическом формулы в среднем равна 26'/., а модели на основе кинетического уравнения - 22'/.', ,

- при моделировании процесса фотоэлектронной эмиссии погрешность не превышает 32'/..

Проведенные расчеты по оценке качества АСР 33 показывают высокий научно-технический уровень разработки и сводятся к следующему:

- мобильность расчетных моделей при переносе с ЕС ЭВМ на ПЭВМ достигает 65'/.; * ,

- тестирование в различных условиях показало в среднем 95% надежность системы, помехозащищенность при неготовности и сбоях аппаратуры достигает только 107., но устойчивость к ошибкам пользователя - 90%;

■- АСР ЭЭ обладает дружественным интерфейсом и проста в эксплуатации, имеет хорошую документацию и средства оперативной помощи;

- унификация и стандартизация достигает 30%;

- научно-технический уровень-АСР ЭЭ равен 0.76 (хорошо).

- 21 -3. РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Основтпш результатами диссертационной работы являются:

1. разработана и реализована АСР ЭЭ,- состоящая из информационно-справочной системы; расчетных комплексов на ПЭВМ и ЕС " ЭВМ; . комплекса графического отображения информации. Такая архитектура обеспечивает решение широкого круга задач машинного моделирования, гибкое расширение исследуемых объектов и моделей, использование в качестве автоматизированной системы, пакета программ и библиотеки поддержки разработок для других автоматизированных систем.

2. Разработана методика пошагового проектирования АСР ЭЭ, ' представляющая собой совокупность взаимосвязанных методик проектирования математического, информационного, лингвистического и программного обеспечения, применимая для разработки автоматизированных систем инженерно-технических расчетов'различного назначения с гибкой структурой и эволюционным развитием.

3. Разработана методика оценки качества АСР ЭЭ, основанная на принципах квалиметрии, применимая для многокритериальной оценки качества широкого класса систем автоматизированного проектирования.

'4. Разработан комплекс физических и математических моделей, методов их анализа, для расчета параметров процессов, протекающих в ЭВ ФЭП, состоящий из моделей процесса электронной эмиссии без учета способа возбуждения электронов, моделей процесса втор1гчной электронной эмиссии с учетом обобщенного потенциала, на основе решения кинетического уравнения, на •основе полуэмпирических зависимостей, моделей процесса фотоэлектронной эмиссии на основе кинематической теории.

.- 22 -

5. Разработано информационное, лингвистическое и программное обеспечение, приспособленные к модернизации и наращиванию АСР ЭЭ в процессе развития теории моделирования процесса электронной эмиссии.

6. При испытании АСР ЭЭ были проведены серии вычислительных экспериментов, позволившие .оценить адекватность моделей реальному физическому процессу и дать рекомендации по их использованию. Исследования показали, что:

- Модели процесса электронной эмиссии без учета конкретного внешнего воздействия целесообразно использовать при проведении фундаментальных исследований для.значений энергий возбужденного электрона не более 10 эВ,

- Модели процессе вторичной эмиссии целесообразно использовать при значениях энергий первичных электронов не более 10 эВ или более 100 эВ.

- Модели процесса фотоэлектронной эмиссии • целесообразно цспольэовать при значениях длины волны элактро-магнитного излучения иё более I шш.

7. Проведена оценка качества АСР ЭЭ с использованием расчетных, измерительных и экспертных методов, показавшая хороший научно-технический уровень разработок.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. Ахмадишин И.Н., Гайкович В.Ю., Тютюнников H.H. Реляционные СУБД: какую предпочесть? // Мир ПК, К 3, 1991. -с. 25 -31.

2. Бобков Ю.Я., Тютюнников H.H. Автоматизация деятельности учреждения. - В сб. Микропроцессорные системы управления технологическими процессами в ГПС. Одесса:, 1990. - с. 6G -

3. Каймин В.А., Аиучин A.JI., Тютюкников H.H. Технология проектирования диалоговых программ и диалоговых систем. - В сб. Математические методы организации современного производства. - М.:, 1985. - с. 24 - 26.

4. Тютюнников H.H. Автоматизация постановки задачи при проектировании программного обеспечения АСУ. // В сб. Материалы XIX научно-технической конференции молодых ученых (специалистов) в/ч 0II68 (Н50225) - М.: в/ч 0II68, 1991. - с.175-181.

5. Тютюнников H.H. Автоматизация предпроекткых исследований при разработке ЭВ ФЭП. - М.: МИЭМ, 1891, депонир. в ВИНИТИ 29.04.91 Н I777-B9I. - 7 с.

6. Тютюнников H.H. Использование методики пошагового проектирования программного обеспечения для моделирования на ЭВМ процессов'электронной эмиссии. - М.: МИЭМ, 1991, депонир. в ВИНИТИ 29.04.91 N I778-B9I. - 6 с.

•7. Тютюнников H.H. Моделирование процессов фото- и вторичной электронной эмиссии. - М.: МИЭМ, 1991, депонир. в ВИНИТИ 29.04.91 Н 1776 B9I. - 7 с.

8. Тютюнников H.H. Основные положения по автоматизированной разработке документов СПО АСУ. //В сб. Концептуальные и методологические основы построения и функционирования АСУВ. -М.: В печати, 1991.

9. Черкасов A.C., Еникеева Т.Х., Кузьмина Б.Г., Тютюнников H.H. Моделирование процесса переноса электронов через границу раздела двух сред. // Межвузовский сборник "Электрическая релаксация в элементах микросхем" - М.: 1988. - с. S9 - 65.