强激光与粒子束
2024, 36(4): 043024
强激光与粒子束
2023, 35(5): 053005
强激光与粒子束
2021, 33(12): 123018
北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100094
应用准第一性原理的PIC程序对系统电磁脉冲(SGEMP)一维边界层进行数值模拟,研究无限大介质板发射单一能量为2 keV、发射率为3.3×1020 m-2·s-1的光电子,发射角分布为余弦角分布,且平板上留下等量正电荷时的SGEMP效应,得出稳态后电子所能到达的最大距离约在5.8~7.5 cm之间振荡;发射表面z=0处的电荷密度在(6.0~9.0)×10-6 C/m3之间振荡;表面电场值在50~55 kV/m之间振荡;边界层达到准稳态的时间约为14.0 ns。将稳态模拟结果和理论估算结果进行对比,模拟结果较理论结果更加准确、形象地反映出SGEMP一维边界层的形成过程及稳态结构。
光电子 系统电磁脉冲 一维边界层 全电磁粒子模拟方法 photoelectron system generated electromagnetic pulse one-dimensional boundary layer PIC code 强激光与粒子束
2018, 30(1): 013004
北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100094
阴极释气电离产生的击穿现象是限制磁绝缘线振荡器(MILO)工作性能的一个可能因素,也是限制其重频运行的主要障碍。利用三维全电磁粒子模拟程序对高功率微波器件MILO中阴极释气电离现象的物理建模技术以及实现三维自洽运算所需的粒子模拟技术进行了分析研究。对不同相对释气率的情况进行了模拟计算,模拟计算结果表明,当释气率超过一定阈值时,电离导致的等离子体会使微波输出功率迅速下降。
磁绝缘线振动器 释气 电子碰撞激发 电离 全电磁粒子模拟程序 magnetically insulated transmission line oscillato outgassing electron impact excitation ionization PIC code 强激光与粒子束
2016, 28(3): 033023
北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100094
为追求更高的输出功率和效率,在理论分析的基础上,采用理论和PIC数值模拟相结合的方法设计了较高工作点电压(700 kV)的磁绝缘线振荡器模型,数值模拟结果表明:当输入电压为695 kV、输入功率为55.7 GW时,输出周期平均功率为11.2 GW,效率为20.1%;与以往低工作点的磁绝缘线振荡器相比,效率较高,且和低工作点的器件只在最佳工作点处取得最大效率不同,本器件随着电压升高,效率进一步提高。
磁绝缘线振荡器 PIC程序 高功率微波 自绝缘 magnetically insulated transmission line oscillato PIC code high power microwave self-insulate 强激光与粒子束
2016, 28(3): 033021
1 中国工程物理研究院 复杂电磁环境实验室, 四川 绵阳 621900
2 北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100094
基于给定光电子的时间、能量谱,分析研究了从有界平面金属向自由空间发射的光电子所引起的系统电磁脉冲效应;采用2.5维全电磁粒子模拟(PIC)程序模拟研究了光电子在空间的运动及分布规律、空间电磁场的组成成分及各组分场的特性。模拟与分析表明: 系统电磁脉冲的空间电磁场由直流本底场和辐射场两部分组成。直流场是径向场,随距离的增大迅速衰减;而辐射场又由两部分组成,一是电子从金属平板发射过程中产生的超辐射,二是电子在空间运动过程中产生的辐射场。对两种辐射场特性进行了深入的分析和研究。
光电子 PIC程序 系统电磁脉冲 超辐射 photoelectrons PIC code system generated electromagnetic pulse super-radiation 强激光与粒子束
2014, 26(9): 093201
北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100094
为克服全电磁粒子模拟(PIC)程序不利于优化设计的弱点,提高高功率微波器件的优化设计水平,将遗传算法与全电磁粒子模拟算法有机融合,研制出二维全电磁粒子模拟并行优化程序。据此对高功率微波源器件--两个波段的磁绝缘线振荡器(MILO): C-MILO和L-MILO进行优化设计。在输入功率不变的条件下,原C-MILO效率为10.8%,经优化后效率为15.4%; 原L-MILO效率为12.6%,经优化后效率为17.7%。由此得出,两类MILO模型经优化后在输入功率基本不变的情况下输出功率和效率都有很大程度的提高,且模型几何参数合理,物理图像正确。
遗传算法 PIC程序 高功率微波器件 磁绝缘线振荡器 优化设计 genetic algorithm PIC code high power microwave sources magnetically insulated transmission line oscillato optimization design 强激光与粒子束
2014, 26(4): 043004
为理解磁绝缘线振荡器(MILO)实验中频频出现的模式竞争问题,利用3维全电磁粒子模拟程序对C波段MILO的实验模型进行研究,探索各种非对称激励机制对产生微波模式的影响,结果显示:阴极电子随机发射、电压的慢上升前沿、较低的电压等因素都可导致非对称高阶模式的产生,并使输出微波功率大大降低。模拟计算得出MILO中存在频率为3.6 GHz左右的基模和频率分别为3.7,4.1,4.6 GHz左右的3种高阶模式,与Karat计算结果基本一致。
3维全电磁粒子模拟程序 磁绝缘线振荡器 高阶模 非对称激励 模式竞争 3-D PIC code magnetically insulated transmission line oscillato higher order mode non-symmetry excitation mode competition
1 中国工程物理研究院研究生部,北京,100088
2 北京应用物理与计算数学研究所,北京,100088
提出一种高功率微波折叠式谐振腔径向速调管振荡器,用电子与电磁场相互作用的一维单电子模型分析了这种折叠式谐振腔径向速调管振荡器的特点.其特点为:径向尺寸小,起振电流低.用二维半PIC程序对折叠式谐振腔径向速调管振荡器进行数值模拟研究.结果表明,当二极管电压为380kV,电流为18kA时,输出微波功率峰值为1GW,主要微波频率为1.52GHz,输出微波为多频率成分微波.通过折叠式谐振腔的电子束得到很强的调制.
折叠式谐振腔 径向速调管振荡器 高功率微波 二维半PIC Foldaway concentric cylinders resonant cavity Radial klystron oscillator High power microwave 2.5-D PIC code