位置:成果数据库 > 期刊 > 期刊详情页
释气对介质沿面闪络击穿影响的粒子模拟
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:Acta Physica Sinica
  • 时间:2014.1.20
  • 页码:027901-0
  • 分类:TQ174.756[化学工程—陶瓷工业;化学工程—硅酸盐工业]
  • 作者机构:[1]北京应用物理与计算数学研究所,北京100094
  • 相关基金:国家重点基础研究发展计划(批准号:2013CB328904)、国家自然科学基金(批准号:11305015,11105018)、中国工程物理研究院科学技术发展基金(批准号:201280402064,200980402046)和国家高技术研究发展计划资助的课题.
  • 相关项目:微波大气击穿产生等离子体过程的理论研究
中文摘要:

为研究释气下的高功率微波介质沿面闪络击穿物理机制,首先建立了理论模型,包括:动力学方程、粒子模拟算法、次级电子发射、蒙特卡罗碰撞模型以及碰撞退吸附气体分子模型;其次,基于理论模型,编制了1D3V PIC-MCC程序,分别研究了弱退吸附、强退吸附以及释气分子运动速率对沿面闪络击穿的影响。研究结果表明:介质沿面闪络击穿本质是沉积功率的持续增加。弱退吸附下,次级电子倍增占优,随着退吸附系数的增加,碰撞电离效应对次级电子倍增有促进作用,主要表现为介质窗表面静电场、表面碰撞电子平均能量以及表面碰撞电子数目的增加,此处的表面碰撞电子主要是次级电子倍增形成的;释气分子运动速率高导致介质面附近气压下降,不利于次级电子与气体分子间碰撞电离过程形成。强退吸附下,气体碰撞电离效应占优,随着退吸附系数的增加,离子数增加速度表现为电离频率增加的指数增长形式,碰撞电离效应对次级电子倍增有抑制作用,主要表现为介质窗表面静电场为负、表面碰撞电子平均能量的降低,但是表面碰撞电子数目却得以增加,此处的表面碰撞电子主要是贴近介质面的气体碰撞电离形成的;释气分子运动速率高导致气体厚度增加,扩大了气体碰撞电离作用区域,有利于气体碰撞电离。

英文摘要:

For investigating the mechanism of high power microwave flashover and breakdown on dielectric surface with outgassing, firstly, the theoretical modeling is put forward, including dynamic equations, particle-in-cell (PIC) method, secondary emission, Monte-Carlo collision (MCC) method and outgassing model. Secondly, based on the theoretical modeling, the 1D3V PIC-MCC code is programmed by authors. By using this code, the flashover and breakdown on dielectric surface with weak and strong outgassing course under different gas moving velocities are studied numerically. The numerical results are concluded in the following. The flashover and breakdown on dielectric surface are caused by continuous increase of deposited power. For weak outgassing, multipacting is dominant. As outgassing coefficient increases, multipacting is promoted by ionization collision. The typical phenomena are the increases of space-charge field, average energy of surface-collision electrons and the number of surface-collision electrons. Here, the surface-collision electrons are caused by multipacting mostly. With the increase of gas molecule velocity, ionization course is suppressed by gas pressure decreasing near to the dielectric surface. For strong outgassing, ionization collision is dominant. As outgassing coefficient increases, the number of ions increases exponentially with ionization frequency increasing, multipacting is suppressed by ionization collision. The typical phenomena are the negative value of space-charge field on dielectric surface, the decrease of average energy of surface-collision electrons, and the exponential increase of surface-collision electrons caused by ionization collision near to dielectric surface. Here, the surface-collision electrons are caused by ionization mostly. With the increase of gas molecule velocity, the depth of gas is enlarged, thereby promoting the ionization collision.

同期刊论文项目
同项目期刊论文
期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876