阳极杆箍缩二极管的理论模型及物理特性

• 作者: 付佳斌 何泱 曹龙博 王敏华 耿力东 袁建强 谢卫平 赵小明
• 来源期刊: 强激光与粒子束
• 学科: 工学
• 关键词: 阳极杆箍缩二极管 闪光X射线源 粒子模拟 电子束 箍缩特性
• 年，卷（期）: 2018,（8）
• 所属期刊栏目: 脉冲功率技术
• 页码范围: 110-116
• 页数: 7页
• 分类号: TL929
• 字数: 3129字
• 语种: 中文
• DOI: 10.11884/HPLPB201830.170425

摘要

闪光X射线源是获得高凝聚态物质内部物理图像的重要手段,阳极杆箍缩二极管(RPD)作为其重要组成部分之一,直接影响闪光X射线源照相质量.研究RPD物理特性对二极管物理结构优化设计及实验调试具有重要意义.分析了RPD空间电荷限制、弱箍缩和磁绝缘阶段物理模型.基于PIC模拟技术,编写了计算程序,研究了RPD不同阶段的电子电流、离子电流及电子束箍缩物理特性.通过理论分析,获得了特定几何结构RPD物理模型修正系数及各个阶段离子电流与电子电流比,验证了粒子模拟代码的有效性.模拟结果表明:空间电荷限制阶段,粒子模拟结果与双极性流计算结果一致;在弱箍缩和磁绝缘阶段,粒子模拟得到的总电流与磁绝缘模型计算结果一致,且与文献给出的经验拟合表达式计算结果一致;磁绝缘阶段离子电流与电子电流之比与电压和二极管几何结构相关,给出了离子电子电流比增大系数η与电压和阴阳极半径比的关系,该系数受电子、离子在不同结构二极管渡越时间的影响,随电压和阴阳极半径比增加而逼近恒定值.