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高功率微波沿面闪络击穿机制粒子模拟

董烨 周前红 董志伟 杨温渊 周海京 孙会芳

董烨, 周前红, 董志伟, 等. 高功率微波沿面闪络击穿机制粒子模拟[J]. 强激光与粒子束, 2013, 25: 950-958.
引用本文: 董烨, 周前红, 董志伟, 等. 高功率微波沿面闪络击穿机制粒子模拟[J]. 强激光与粒子束, 2013, 25: 950-958.
Dong Ye, Zhou Qianhong, Dong Zhiwei, et al. PIC simulation of mechanism of high power microwave flashover and breakdown on dielectric surface[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2013, 25: 950-958.
Citation: Dong Ye, Zhou Qianhong, Dong Zhiwei, et al. PIC simulation of mechanism of high power microwave flashover and breakdown on dielectric surface[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2013, 25: 950-958.

高功率微波沿面闪络击穿机制粒子模拟

详细信息
    通讯作者:

    董烨

PIC simulation of mechanism of high power microwave flashover and breakdown on dielectric surface

  • 摘要: 针对高功率微波介质沿面闪络击穿物理过程,首先建立了理论模型,包括:动力学方程、粒子模拟算法、二次电子发射, 以及电子与气体分子蒙特卡罗碰撞模型、电子碰撞介质表面退吸附气体分子机制;其次,基于理论模型,编制了1D3V PIC-MCC程序,分别针对真空二次电子倍增、高气压体电离击穿和低气压面电离击穿过程,运用该程序仔细研究了电子和离子随时间演化关系、电子运动轨迹、电子及离子密度分布、空间电荷场时空分布、电子平均能量、碰撞电子平均能量、碰撞电子数目随时间演化关系、电子能量分布函数、平均二次电子发射率以及能量转换关系。研究结果表明:真空二次电子倍增引发的介质表面沉积功率只能达到入射微波功率1%左右的水平,不足以击穿;气体碰撞电离主导的高气压体电离击穿,是由低能电子(eV量级)数目指数增长到一定程度导致的,形成位置远离介质表面,形成时间为s量级;低气压下的介质沿面闪络击穿,是在二次电子倍增和气体碰撞电离共同作用下,由于数目持续增长的高能电子(keV量级)碰撞介质沿面导致沉积功率激增而引发的,形成位置贴近介质沿面,形成时间在ns量级。
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-07-11
  • 修回日期:  2012-11-01
  • 刊出日期:  2013-03-09

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