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磁绝缘线振荡器内气体碰撞电离数值模拟

董烨 董志伟 杨温渊 陈军 周前红 孙会芳 周海京

董烨, 董志伟, 杨温渊, 等. 磁绝缘线振荡器内气体碰撞电离数值模拟[J]. 强激光与粒子束, 2012, 24: 732-738. doi: 10.3788/HPLPB20122403.0732
引用本文: 董烨, 董志伟, 杨温渊, 等. 磁绝缘线振荡器内气体碰撞电离数值模拟[J]. 强激光与粒子束, 2012, 24: 732-738. doi: 10.3788/HPLPB20122403.0732
Dong Ye, Dong Zhiwei, Yang Wenyuan, et al. Numerical simulation on gas ionization course in magnetically insulated transmission line oscillator[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2012, 24: 732-738. doi: 10.3788/HPLPB20122403.0732
Citation: Dong Ye, Dong Zhiwei, Yang Wenyuan, et al. Numerical simulation on gas ionization course in magnetically insulated transmission line oscillator[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2012, 24: 732-738. doi: 10.3788/HPLPB20122403.0732

磁绝缘线振荡器内气体碰撞电离数值模拟

doi: 10.3788/HPLPB20122403.0732
详细信息
    通讯作者:

    董烨

Numerical simulation on gas ionization course in magnetically insulated transmission line oscillator

  • 摘要: 针对气体碰撞电离过程,介绍了蒙特卡罗碰撞(MMC)的处理方法,利用MMC方法编写了气体碰撞电离模块,将其移植到3维全电磁粒子模拟程序NEPTUNE之中,模拟了充有He气的磁绝缘线振荡器(MILO)。模拟结果表明:当He气密度较低时,电离的正离子由于较重无法自由移动,形成了正离子通道,可以有效中和电子束空间电荷场,有利于电子束传输和群聚,提高了束波互作用效率,微波输出功率得到了明显提高,起振时间也有所缩短;当进一步增加He气密度时,电离碰撞增强,电子和离子数目会雪崩式增长,电子束由于碰撞增强而导致能散度增大,其负效应已经远大于中和空间电荷场的正效应,反而不利于电子束的群聚和共振,从而导致输出微波功率降低乃至截断,起振时间缩短是由于其在非雪崩阶段的正效应积累所致,但是随着负效应的增强起振功率不能得以维持,二极管最终将闭合。另外,还模拟了MILO填充空气、水蒸气及二氧化碳等多原子、多组分气体的碰撞电离物理过程。模拟结果显示,同压强情况下,填充空气、水蒸气及二氧化碳的脉冲缩短现象要比填充He气等较低原子序数气体的情况严重得多。
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出版历程
  • 收稿日期:  2011-10-17
  • 修回日期:  2011-08-31
  • 刊出日期:  2012-03-05

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