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爆炸电子发射初期阴极表面电场的研究

左应红 王建国 朱金辉 牛胜利 范如玉

爆炸电子发射初期阴极表面电场的研究

左应红, 王建国, 朱金辉, 牛胜利, 范如玉
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  • 为了研究二极管爆炸电子发射初始阶段阴极表面复杂的物理现象及规律, 建立了由场致电子发射阴极构成的一维平板真空二极管物理模型,通过自行编程数值求解泊松方程, 考虑了发射出的电子对阴极表面电场的非线性影响,自洽模拟得到了阴极表面电场随时间的变化情况. 模拟结果表明,爆炸电子发射初期,阴极表面电场随时间的增加而呈现出不断振荡的规律, 且振荡幅度越来越小,最终到达一个稳态的值,二极管两极板之间的外加电场越大, 阴极表面稳态电场的绝对值越大;电场增强系数越大,阴极表面稳态电场的绝对值越大. 在整个时间演变过程中,阴极表面的实际电场强度决定着阴极发射的电流密度大小, 反过来阴极发射的电流密度又会影响到阴极表面的电场.
    • 基金项目: 国家高技术研究发展计划(863)资助的课题.
    [1]

    Barker R J, Schamiloglu E 2005 High-Power Microwave Sources and Technologies (Beijing: Tsinghua University Press) p277-312 (in Chinese) [Barker R J, Schamiloglu E 2005 高功率微波源与技术(北京: 清华大学出版社) 第277-312页]

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    Mesyats G A 1998 Explosive Electrons Emission (Ekaterinburg: URO-Press) p1-49

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    Shi Y, Guo C B, Huang J K, Fan D 2011 Acta Phys. Sin. 60 048102 (in Chinese) [石玗, 郭朝博, 黄健康, 樊丁 2011 物理学报 60 048102]

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    Wang L D, Chen G D, Zhang J Q, Yang M, Wang Y J, An B 2009 Acta Phys. Sin. 58 7852 (in Chinese) [王六定, 陈国栋, 张教强, 杨敏, 王益军, 安博 2009 物理学报 58 7852]

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    Fowler R H, Nordheim L 1928 Proc. R. Soc. London, Ser. A 119 173

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    Jonge N D, Allioux M, Doytcheva M, Kaiser M 2004 Appl. Phys. Lett. 85 1607

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    Schwettman H A, Turneaure J P, Waites R F 1974 J. Appl. Phys. 45 914

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    Birdsall C K, Langdon A B 1991 Plasma Physics via Computer Simulation (1st Ed.) (New York: IOP Publishing) p7-26, 443-446

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    Child C D 1911 Phys. Rev. 32 492

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出版历程
  • 收稿日期:  2012-02-08
  • 修回日期:  2012-02-28
  • 刊出日期:  2012-09-05

爆炸电子发射初期阴极表面电场的研究

  • 1. 清华大学工程物理系, 北京 100084;
  • 2. 西北核技术研究所, 西安 710024
    基金项目: 

    国家高技术研究发展计划(863)资助的课题.

摘要: 为了研究二极管爆炸电子发射初始阶段阴极表面复杂的物理现象及规律, 建立了由场致电子发射阴极构成的一维平板真空二极管物理模型,通过自行编程数值求解泊松方程, 考虑了发射出的电子对阴极表面电场的非线性影响,自洽模拟得到了阴极表面电场随时间的变化情况. 模拟结果表明,爆炸电子发射初期,阴极表面电场随时间的增加而呈现出不断振荡的规律, 且振荡幅度越来越小,最终到达一个稳态的值,二极管两极板之间的外加电场越大, 阴极表面稳态电场的绝对值越大;电场增强系数越大,阴极表面稳态电场的绝对值越大. 在整个时间演变过程中,阴极表面的实际电场强度决定着阴极发射的电流密度大小, 反过来阴极发射的电流密度又会影响到阴极表面的电场.

English Abstract

参考文献 (14)

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