强电磁场真空击穿中的电子束轰击初步研究

• 作者: 伍成 孙钧 张余川 曹亦兵 谢佳玲 陈昌华 霍少飞
• 来源期刊: 中国空间科学技术
• 学科: 工学
• 关键词: 击穿 能量沉积 有效射程 Monte-Carlo 电子轰击 材料 相对论返波管
• 年，卷（期）: 2017,（2）
• 所属期刊栏目: 理论机理研究
• 页码范围: 11-16
• 页数: 6页
• 分类号: TN128
• 字数: 3587字
• 语种: 中文
• DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2017.0027

摘要

当前,抑制强电磁场真空击穿的方法主要是结构改进和工艺处理,对于提高材料耐电子轰击性能来抑制击穿的研究相对较少.文章主要结合Monte-Carlo方法和Bethe能量损失规律,研究了兆电子伏级能量的电子垂直入射金属靶材的能量损失规律.研究表明,材料原子序数和原子密度越小,电子在材料中的有效射程越长,单位体积内沉积的平均能量越低,从而越有利于材料耐受电子束轰击.在此基础上,通过试验比较了铜、不锈钢和钛三种材料耐电子束轰击的性能,在相同的电子束能量下,铜由于密度最高而最容易受到电子束轰击破坏,密度最低的钛材料具有最好的耐电子束轰击性能.进一步的高功率微波(High Power Microwave)试验证实,相对于不锈钢材料,在2.8GW输出微波功率水平下,使用耐电子轰击性能更优的钛材料能够将输出微波脉宽由18ns增加到27ns,由强电磁场真空击穿引起的脉冲缩短明显得到有效抑制.