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高功率微波输出窗内侧击穿动力学的PIC/MCC模拟研究

左春彦 高飞 戴忠玲 王友年

高功率微波输出窗内侧击穿动力学的PIC/MCC模拟研究

左春彦, 高飞, 戴忠玲, 王友年
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  • 高功率微波在受控热核聚变加热、微波高梯度加速器、高功率雷达、定向能武器、超级干扰机及冲击雷达等方面有着重要的应用.本文针对高功率微波输出窗内侧氩气放电击穿过程,建立了二次电子倍增和气体电离的一维空间分布、三维速度分布(1D3V)模型,并开发了相应的PIC/MC程序代码.研究了气压、微波频率、微波振幅对放电击穿的影响.结果表明:在真空情况下,介质窗放电击穿只存在二次电子倍增过程;在低气压和稍高气压时,二次电子倍增和气体电离共存;在极高气压时,气体电离占主导.给出了不同气压下电子、离子的密度和静电场的空间分布.此外还观察到,在500 mTorr时,随着微波振幅或微波频率的变化,气体电离出现的时刻和电离产生的等离子体峰值位置有较大差异,尤其是当微波频率(GHz)在数值上是微波振幅(MV/m)的2倍时,气体电离出现的较早.
      通信作者: 高飞, fgao@dlut.edu.cn
    • 基金项目: 高功率微波重点实验室基金资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-06-27
  • 修回日期:  2018-09-28
  • 刊出日期:  2018-11-20

高功率微波输出窗内侧击穿动力学的PIC/MCC模拟研究

  • 1. 大连理工大学物理学院, 三束材料改性教育部重点实验室, 大连 116024
  • 通信作者: 高飞, fgao@dlut.edu.cn
    基金项目: 

    高功率微波重点实验室基金资助的课题.

摘要: 高功率微波在受控热核聚变加热、微波高梯度加速器、高功率雷达、定向能武器、超级干扰机及冲击雷达等方面有着重要的应用.本文针对高功率微波输出窗内侧氩气放电击穿过程,建立了二次电子倍增和气体电离的一维空间分布、三维速度分布(1D3V)模型,并开发了相应的PIC/MC程序代码.研究了气压、微波频率、微波振幅对放电击穿的影响.结果表明:在真空情况下,介质窗放电击穿只存在二次电子倍增过程;在低气压和稍高气压时,二次电子倍增和气体电离共存;在极高气压时,气体电离占主导.给出了不同气压下电子、离子的密度和静电场的空间分布.此外还观察到,在500 mTorr时,随着微波振幅或微波频率的变化,气体电离出现的时刻和电离产生的等离子体峰值位置有较大差异,尤其是当微波频率(GHz)在数值上是微波振幅(MV/m)的2倍时,气体电离出现的较早.

English Abstract

参考文献 (31)

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