高功率微波系统中的击穿物理2025|PDF|Epub|mobi|kindle电子书版本百度云盘下载

高功率微波系统中的击穿物理PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

第1章 绪论1

1.1 本书的研究背景和意义1

1.1.1 高功率微波的定义和应用1

1.1.2 强电磁场击穿瓶颈问题2

1.2 本书的结构与范围3

参考文献5

第2章 HPM真空击穿基础及产生器件击穿6

2.1 引论6

2.2 金属表面电子发射理论基础6

2.2.1 场致电子发射6

2.2.2 微波电场致发射8

2.2.3 场增强机制9

2.2.4 微波条件下对场致发射有影响的因素12

2.2.5 发射电流的加热作用14

2.2.6 二次电子发射16

2.3 常规射频结构真空强电磁场击穿17

2.3.1 常规射频结构真空强场击穿概述17

2.3.2 真空金属强电场击穿实验18

2.3.3 X波段谐振环中的TM020谐振腔击穿22

2.3.4 真空强电场击穿数值模拟24

2.3.5 真空强磁场热疲劳击穿26

2.3.6 提升击穿阈值的材料和工艺基础30

2.4 HPM高频结构真空强电磁场击穿31

2.4.1 HPM源与相对论返波管概述31

2.4.2 HPM高频结构击穿机理32

2.4.3 HPM高频结构击穿诊断33

2.4.4 HPM高频结构击穿抑制方法35

2.4.5 镀层在HPM器件的应用38

2.5 小结40

参考文献40

第3章 HPM无源器件真空强电磁场击穿43

3.1 引论43

3.2 HPM无源器件真空强场击穿机理初步44

3.2.1 金属表面纳秒HPM击穿44

3.2.2 PIC模拟金属表面强场击穿动力学46

3.3 HPM传输器件真空强场击穿诊断48

3.3.1 HPM传输通道内TE11模式击穿发光48

3.3.2 HPM传输通道内TM01模式击穿发光诊断54

3.3.3 波导与收集极附近的X射线诊断56

3.4 双金属表面间谐振倍增理论58

3.4.1 双表面倍增的基本理论60

3.4.2 谐振相位的稳定性64

3.4.3 倍增过程中的相位变化65

3.4.4 切向和法向发射速度对倍增的影响66

3.4.5 双表面倍增中的混合模69

3.5 空间电荷场与谐振倍增饱和规律70

3.5.1 双平板结构的倍增饱和70

3.5.2 二次电子产额对倍增饱和的影响74

3.5.3 饱和边界曲线77

3.5.4 倍增放电实验78

3.6 同轴线和圆波导内的倍增80

3.6.1 同轴线倍增规律80

3.6.2 圆波导内不同极化电场下倍增规律84

3.7 TiN镀层对真空系统释气率的影响88

3.8 小结92

参考文献93

第4章 真空介质面HPM倍增击穿96

4.1 引论96

4.2 射频二次电子倍增的前期理论96

4.2.1 介质面二次电子发射96

4.2.2 射频二次电子倍增理论97

4.3 介质窗HPM击穿的前期实验99

4.4 考虑表层气体的电子倍增模型103

4.4.1 HPM倍增击穿的主要物理过程103

4.4.2 动力学模型104

4.4.3 碰撞电离参数计算106

4.4.4 模型结果107

4.5 短脉冲击穿所需的表面气压及来源109

4.5.1 倍增饱和数密度与微波截止109

4.5.2 短脉冲击穿需要的表面气压110

4.5.3 气体脱附的种类和速率111

4.5.4 介质面毛刺的场增强112

4.5.5 等离子体焦耳热和介质热损耗115

4.5.6 倍增热沉积115

4.6 重复频率脉冲的HPM击穿116

4.6.1 重频脉冲的倍增热累积116

4.6.2 重频脉冲的电子累积117

4.6.3 重复频率HPM击穿实验和结果118

4.7 介质材料性能和表面处理121

4.7.1 介质材料主要性能121

4.7.2 介质窗表面清洁处理122

4.8 纳米镀层在HPM输出窗中的应用124

4.8.1 不同厚度和温度下TiN镀层对二次电子产额的影响124

4.8.2 SLAC对比研究纳米TiN和Cr镀层输出窗的效果125

4.8.3 KEK研究纳米TiN镀层对输出窗的倍增抑制和损耗127

4.9 小结130

参考文献131

第5章 空间电荷场和等离子体时空诊断136

5.1 引论136

5.2 空间电荷屏蔽的倍增模型136

5.2.1 前期工作回顾136

5.2.2 正空间电荷势和场138

5.2.3 负空间电荷势和场142

5.2.4 讨论143

5.3 HPM输出窗真空侧击穿等离子体时空诊断144

5.3.1 HPM输出窗真空侧击穿诊断144

5.3.2 实验结果的机理分析146

5.4 汤姆孙散射诊断HPM输出窗击穿148

5.4.1 等离子体电子密度与散射光谱的关系150

5.4.2 等离子体扩散速度与散射光谱之间的关系150

5.4.3 等离子体温度与散射光谱之间的关系150

5.4.4 去除背景噪声、降低测量误差150

5.5 激光诱导荧光光谱诊断等离子体152

5.5.1 激光诱导荧光诊断原子密度152

5.5.2 激光诱导荧光坑的Stark谱诊断电场152

5.6 小结154

参考文献154

第6章 周期性表面提高HPM窗真空侧击穿阈值的方法156

6.1 引论156

6.2 周期性矩形表面抑制倍增的理论和实验156

6.2.1 动力学模型156

6.2.2 PIC模拟159

6.2.3 大功率实验研究161

6.3 周期性三角形表面抑制倍增和等离子体的理论165

6.3.1 动力学计算165

6.3.2 三角形表面的场分布167

6.3.3 考虑场分布后的倍增和等离子体动力学169

6.3.4 PIC模拟S波段倍增的抑制174

6.3.5 PIC模拟X波段倍增和等离子体的抑制177

6.4 周期性三角形表面提高HPM击穿阈值的实验179

6.4.1 大功率实验研究179

6.4.2 HPM实验验证181

6.4.3 氟化周期性表面提高击穿阈值184

6.4.4 讨论188

6.5 三维周期性表面抑制任意极化电磁场的倍增189

6.5.1 三维周期性函数结构内场分布190

6.5.2 三维周期性函数结构内电子运动192

6.5.3 三维周期表面抑制倍增的实验194

6.6 小结196

参考文献196

第7章 谐振磁场抑制真空介质面HPM倍增的方法199

7.1 引论199

7.2 早期工作回顾199

7.2.1 微波磁场对HPM倍增的影响199

7.2.2 外磁场对HPM倍增的影响200

7.3 谐振磁场抑制HPM输出窗真空倍增的机理202

7.3.1 动力学模型202

7.3.2 二维PIC模拟205

7.3.3 三维PIC模拟208

7.4 功率容量提高的原理性实验验证209

7.4.1 长脉冲下实验验证209

7.4.2 短脉冲下实验验证211

7.4.3 采用海尔贝克磁铁的实验验证213

7.5 谐振磁场提高介质加载加速器结构击穿阈值的方法216

7.5.1 介质加载加速器结构的单表面谐振倍增216

7.5.2 介质单表面谐振倍增机理217

7.5.3 TiN镀层对单表面谐振倍增的有限抑制218

7.5.4 磁场抑制单表面谐振倍增的动力学模型220

7.5.5 磁场抑制单表面谐振倍增的PIC模拟224

7.5.6 磁场提高击穿阈值的实验验证228

7.6 小结230

参考文献231

第8章 不同气压下气体与介质面HPM击穿233

8.1 早期工作回顾233

8.1.1 HPM大气击穿的理论模型233

8.1.2 单极性条件下介质/气体界面击穿237

8.1.3 介质/气体界面HPM击穿实验239

8.1.4 介质/气体界面HPM击穿模拟242

8.1.5 介质/气体界面HPM击穿的抑制245

8.2 低气压下介质/气体HPM击穿的全局模型247

8.2.1 全局模型248

8.2.2 电离碰撞参数和模型结果250

8.2.3 讨论251

8.3 HPM输出窗大气侧击穿等离子体诊断与分析252

8.3.1 介质/大气界面等离子体时空演化诊断252

8.3.2 电磁场建模253

8.3.3 电磁PIC模拟与等离子体动力学255

8.3.4 流体动力学模型257

8.4 HPM输出窗不同气压下击穿等离子体诊断258

8.5 小结262

参考文献263