大功率微波技術(shù)在軍事和民用領(lǐng)域都具有廣闊的應(yīng)用前景。近年來(lái),隨著微波源技術(shù)的快速發(fā)展,微波器件中所傳輸微波的電場(chǎng)幅值越來(lái)越接近背景氣體的擊穿閾值,此時(shí),如果微波系統(tǒng)內(nèi)背景氣體壓強(qiáng)較低或微波器件內(nèi)存在如金屬毛刺、耦合孔等不連續(xù)結(jié)構(gòu)時(shí),氣體擊穿就有可能發(fā)生。而一旦氣體擊穿發(fā)生,該過(guò)程中產(chǎn)生的等離子體將對(duì)微波的傳輸特性產(chǎn)生極大影響,進(jìn)一步影響到微波器件的性能。因此,結(jié)合電磁場(chǎng)理論與等離子體物理相關(guān)知識(shí),對(duì)大功率微波器件中的等離子體及其對(duì)微波傳輸特性的影響進(jìn)行研究具有重要意義。本文基于電子流體模型,模擬了不同條件下微波器件內(nèi)的大功率微波氣體擊穿過(guò)程,計(jì)算了擊穿產(chǎn)生的等離子體的各項(xiàng)參數(shù),研究了等離子體對(duì)微波傳輸特性的影響。研究工作對(duì)深入揭示大功率微波氣體擊穿物理機(jī)理具有重要意義,可為規(guī)避和應(yīng)對(duì)微波器件內(nèi)的氣體擊穿提供理論依據(jù),對(duì)大功率微波器件的設(shè)計(jì)和制造具有重要參考價(jià)值。本文的主要?jiǎng)?chuàng)新性工作如下:1.建立了一種用于分析大功率微波器件內(nèi)氣體擊穿過(guò)程的三維電子流體模型,通過(guò)引入等效電子能量分布函數(shù)、實(shí)時(shí)更新輸運(yùn)系數(shù)等方式提高了流體模型的精度。使用該模型計(jì)算得到了擊穿區(qū)域內(nèi)的電子密度、電子溫度、電場(chǎng)強(qiáng)...

【文章頁(yè)數(shù)】：139 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１－１微波等離子體絮狀輪廓［８］??Ｆｉｇ．?１－１?Ｆｉｌａｍｅｎｔａｒｙ?ｐａｔｔｅｒｎ?ｏｆ?ｍｉｃｒｏｗａｖｅ?ｐｌａｓｍａ??

建立了一種適用于快速計(jì)算的二維簡(jiǎn)化流體模型，并采用時(shí)域有限差分法對(duì)其進(jìn)??行了求解［７，８］�；谶@種模型模擬了?１１０?ＧＨｚ微波入射時(shí)的等離子體生成過(guò)程，??得到了與實(shí)際相符的絮狀等離子體輪廓（圖１－１）。??ｘ?１０２１???ｘ?１０２１??１３??Ｐ２．５??１?１１．５....

圖１－４基于結(jié)構(gòu)代換的研究示意圖（ａ）?ＩＴＥＲ裝置內(nèi)部示意圖（ｂ）小型實(shí)驗(yàn)裝置示意??

程中高氣壓下非線性過(guò)程、電場(chǎng)分布等對(duì)氣體放電相似性的影響［５７＿６（）］。中國(guó)核工??業(yè)西南物理研宄院承接的ＩＴＥＲ裝置的ＧＤＣ任務(wù)中，他們將一個(gè)近似１２?ｍ直徑??的ＩＴＥＲ裝置成比例縮小后設(shè)立了一個(gè)直徑約為１．４?ｍ的小型實(shí)驗(yàn)裝置（如圖１－??４），并利用實(shí)驗(yàn)裝置中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果....

圖１－５含有分布式探頭的微波加熱諧振腔示意圖??．１－ｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ＨＰＭ?ｈｅａｔｉｎｄｅｖｉｃｅ?ｗｉｔｈ?ｍｕｌｔｉｌｅ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｒｏｂｅｓ??

述兩個(gè)參數(shù)都會(huì)對(duì)計(jì)算微波在擊穿后的微波器件內(nèi)的傳輸特性產(chǎn)生影響。在如圖??１－６所示的例子中，氬氣在圓柱形石英管中被擊穿形成等離子體，微波由波導(dǎo)左??側(cè)入射［１３］。誠(chéng)然，使用如圖１－６?（ｂ）所示的二維模型可以快速求得各項(xiàng)參數(shù)，然??而我們可以做出一個(gè)直觀判斷：在傳統(tǒng)二維模型中....

圖１－６包含圓柱形擊穿區(qū)域的矩形波導(dǎo)示意圖［１３］?（ａ）三維模型（ｂ）二維模型??Ｆｉｇ．?１－６?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｓ?ｏｆ?ｍｉｃｒｏｗａｖｅ?ｐｌａｓｍａ?ｅｘｃｉｔｅｄ?ｉｎ?ａ?ｑｕａｒｔｚ?ｔｕｂｅ?（ａ）?３－Ｄ?ｍｏｄｅｌ?（ｂ）?２－Ｄ?ｍｏｄｅｌ??

｜＼丨丨丨丨丨丨ｉ＼??＼、、、、、＇??圖１－５含有分布式探頭的微波加熱諧振腔示意圖??Ｆｉｇ．?１－５?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ＨＰＭ?ｈｅａｔｉｎｇ?ｄｅｖｉｃｅ?ｗｉｔｈ?ｍｕｌｔｉｐｌｅ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ?ｐｒｏｂｅｓ??（２）器件內(nèi)擊穿區(qū)域?qū)ξ⒉▊鬏斕匦缘挠绊?...

本文編號(hào)：3906205