本文選題：高功率微波輸出窗　切入點(diǎn)：沿面閃絡(luò)擊穿　出處：《物理學(xué)報(bào)》2014年18期 　論文類型：期刊論文

【摘要】：建立理論模型,將電磁場(chǎng)時(shí)域有限差分方法與等離子體流體模型結(jié)合,編制一維電磁場(chǎng)與等離子流體耦合程序,數(shù)值研究了3 GHz高功率微波窗內(nèi)外表面閃絡(luò)擊穿的不同物理過程.研究結(jié)果表明:外表面閃絡(luò)擊穿中,輸出微波脈寬縮短(未完全截止),窗體前均方根場(chǎng)強(qiáng)呈駐波分布,波節(jié)與波腹位置不變,窗體外表面形成有一層高密(約10~(21)·m~(-3)量級(jí))極薄(約mm量級(jí))等離子體(擴(kuò)散緩慢),入射波可部分透過該薄層等離子體,脈寬縮短主要源于等離子體吸收效應(yīng);降低初始等離子體密度、厚度、入射波場(chǎng)強(qiáng)及縮短入射波脈寬等方式,可不同程度地改善輸出脈寬縮短效應(yīng).內(nèi)表面閃絡(luò)擊穿中,窗體前均方根場(chǎng)強(qiáng)亦出現(xiàn)駐波分布f但波節(jié)與波腹位置隨時(shí)間變化),等離子體向波源方向運(yùn)動(dòng);強(qiáng)釋氣下,輸出脈寬縮短(未完全截止),形成多絲狀高密(約10~(21)·m~(-3)量級(jí))極薄(約mm量級(jí))等離子體區(qū)域(擴(kuò)散緩慢),間距1/4微波波長(zhǎng),脈寬縮短主要源于等離子體吸收效應(yīng);弱釋氣、低場(chǎng)強(qiáng)下,脈寬縮短有所改善(但最終截止),形成多帶狀致密(約10~(18)·m~(-3)量級(jí))略厚(mm-cm量級(jí))等離子體區(qū)域(擴(kuò)散較快),間距1/4波長(zhǎng),脈寬縮短主要源于等離子體吸收效應(yīng);弱釋氣、高場(chǎng)強(qiáng)下,脈寬縮短嚴(yán)重(很快截止),形成塊狀高密(約10~(21)·m~(-3)量級(jí))較厚(約cm量級(jí))等離子體區(qū)域(擴(kuò)散迅速),脈寬縮短主要源于等離子體反射效應(yīng).
[Abstract]:In this paper, a theoretical model is established, the finite difference time-domain (FDTD) method of electromagnetic field is combined with the plasma fluid model, and a one-dimensional electromagnetic field and plasma fluid coupling program is developed. The different physical processes of external surface flashover breakdown in 3 GHz high power microwave window are numerically studied. The results show that the output microwave pulse width is shortened (incomplete cut-off) and the RMS field intensity in front of the form is distributed as standing wave in the external surface flashover breakdown. The position of the nodal and the wave-belly is invariant, and the outer surface of the form is formed with a layer of high density (about 10 ~ 21) 路mf-1 ~ (-3)) thin plasma (about mm order of magnitude) (diffusing slowly), and the incident wave can partly penetrate the thin layer of plasma. The shortening of the pulse width is mainly due to the absorption effect of the plasma, and the reduction of the initial plasma density, the thickness, the intensity of the incident wave and the shortening of the pulse width of the incident wave can improve the shortening effect of the output pulse width in varying degrees. In front of the form, the root mean square field strength also appears standing wave distribution f, but the position of wave nodal and wave belly changes with time, and the plasma moves towards the wave source. The output pulse width is shortened (not completely cut off, forming polyfilamentous high density (about 10 ~ 21) 路m ~ (-1) -3) plasma region (diffusing slowly, spacing 1/4 microwave wavelength). The shortening of pulse width is mainly due to the absorption effect of plasma, weak gas release, At low field intensity, the pulse width shortening has been improved (but finally cut off, forming multi-band density (about 10 ~ (18) 路m ~ (-1) -3)) the plasma region (diffusion is faster, the spacing is 1/4 wavelength, the pulse width shortening is mainly due to the plasma absorption effect), the plasma region is a little thicker (about 10 ~ (18) ~ (18) 路m ~ (-1) 路m ~ (-3)). Under weak gas release and high field intensity, the pulse width shortens seriously (quickly cut off, forming block high density (about 10 ~ 21 ~ 21 路m ~ (-1) ~ (-3))) thick (about cm) plasma region (diffusion is rapid, pulse width shortening is mainly due to plasma reflection effect).
【作者單位】： 北京應(yīng)用物理與計(jì)算數(shù)學(xué)研究所;
【基金】：國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(批準(zhǔn)號(hào):2013CB328904) 國(guó)家自然科學(xué)基金(批準(zhǔn)號(hào):11305015,11105018,61201113,11371067) 中國(guó)工程物理研究院科學(xué)技術(shù)發(fā)展基金(批準(zhǔn)號(hào):201280402064)資助的課題~~
【分類號(hào)】：O441

【參考文獻(xiàn)】

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【共引文獻(xiàn)】

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【二級(jí)參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1621889