1 西安交通大学 电力设备电气绝缘国家重点实验室, 西安 710049
2 西北核技术研究所, 西安 710024
3 中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900
综述了国内外真空中高功率微波(HPM)下介质窗表面击穿问题的研究现状和进展。在介质窗表面击穿实验研究方面, 介绍了国外最具代表性的研究成果, 给出了介质窗材料表面及内部的破坏发展规律, 并提出相应的理论模型。在理论仿真方面, 重点介绍了国外在运用蒙特卡罗(Monte Carlo)程序和PIC模型对认识HPM下介质窗表面倍增放电机理上做出的突出贡献, 给出了HPM下介质窗表面电子在不同影响因素下的运行状态, 并提出了一个理论模型, 从本质上解释了倍增电子数目和表面静电场以微波频率的2倍振荡的原因。介绍了目前几种可有效抑制介质窗表面微波击穿的技术手段。
高功率微波 介质窗 表面击穿 蒙特卡罗模拟 PIC模拟 倍增放电 high power microwave dielectric window surface breakdown Monte Carlo simulation PIC simulation multipactor discharge
介绍了用于模拟介质表面高功率微波击穿的粒子模拟-蒙特卡罗碰撞方法, 并采用该方法模拟研究了氩气环境不同气压下的介质表面高功率微波击穿过程, 获得了该击穿过程中粒子数量和电子平均能量的时间变化图像, 并得到了击穿延迟时间。数值模拟结果发现: 在低气压下, 次级电子倍增的作用比较明显, 但电子数量在次级电子倍增饱和后的增速较低, 击穿延迟时间较长; 随着气压的升高, 次级电子倍增的影响逐渐变小, 气体电离逐渐占主导地位, 击穿延迟时间逐渐变短; 在高气压下, 由于介质表面吸收沉积电子而呈负电性, 次级电子倍增消失, 击穿延迟时间由气体碰撞电离来决定。
介质表面击穿 高功率微波 次级电子倍增 粒子模拟-蒙特卡罗碰撞 dielectric surface breakdown high power microwave multipactor particle in cell-Monte Carlo collisions 强激光与粒子束
2010, 22(10): 2363
