The invention discloses a method for studying micro discharge of rectangular curved waveguide. Taking WR \u2011 75 rectangular curved waveguide as the research object, the electromagnetic field and boundary conditions are derived by using CST software. In this method, the secondary electron emission energy, angle and phase are processed randomly. Combined with the fourth-order Runge Kutta and Vaughan model, the electronic motion and secondary electron emission coefficient are simulated. The results are consistent with the results of track3p, a 3D particle simulation software developed by SLAC in the United States. Compared with the statistical model method, the method of the invention has smaller error and is simpler than the traditional Monte Carlo method, which makes up for the deficiency of using CST software in micro discharge simulation, and has important theoretical and practical significance for improving the theoretical model of secondary electron multiplication research and realizing the objectives of long pulse, high power, high repetition frequency, etc. of microwave system.
【技术实现步骤摘要】
一种基于矩形弯波导微放电研究的方法
本专利技术涉及高功率微波工程领域,尤其涉及一种矩形弯波导。
技术介绍
在军事、民用以及科学研究对高功率、高能量和高频率微波源的强烈需求下,为了发展有效的次级电子倍增抑制技术,国内外的科研团队针对各自领域内的次级电子倍增效应进行了深入研究。迄今为止,真空系统内次级电子倍增效应研究的理论模型主要针对各类不同截面的长直波导(矩形波导、圆波导、椭圆波导、同轴波导、脊背波导等),而对轴向弯曲结构(波导弯头)内的次级电子倍增现象的研究却鲜有报道。波导弯头作为高功率微波传输系统的关键部件,主要应用在国际受控热核聚变反应堆以及军事应用背景较强的高功率微波、毫米波传输系统等相关领域,其主要功能是实现口径方向不一致的微波器件匹配,希望有很高的模式纯度,激励起的杂模达到最小,且能量反射最少。一旦设计不当,模式间将会产生较强的模式耦合,工作模式将发生畸变或者引入无法忍受的杂模强度。波导弯头作为微波传输系统中的重要组成部件,其性能影响着高功率微波的高效传输,具有广泛应用价值和极高的研究价值。国际范围内,关于弯曲波导结构内的次级电子倍增效应的研究报道较少。美国SLAC在研究X波段直线加速器加速器中射频击穿现象和暗电流激发现象的过程中,利用自行开发的3D粒子模拟软件Track3P模拟了高频加速腔和90o矩形波导弯头内暗电流的激发和传输过程,模拟结果与实验数据较好吻合,表明波导弯头附近X射线辐射系次级电子发射所致。对微放电效应的研究方法主要有经典理论模型、统计模型、蒙特卡罗方法和粒子模拟。经典理论 ...
【技术保护点】
1.一种基于矩形波导微放电研究的方法,其特征在于包括以下步骤:/n步骤一:在CST微波工作室建立矩形弯波导模型,利用频域求解器求解电磁场并导出;/n步骤二:初始化宏粒子,其初始速度和位置分别服从麦克斯韦分布和随机分布;/n
【技术特征摘要】
1.一种基于矩形波导微放电研究的方法,其特征在于包括以下步骤:
步骤一:在CST微波工作室建立矩形弯波导模型,利用频域求解器求解电磁场并导出;
步骤二:初始化宏粒子,其初始速度和位置分别服从麦克斯韦分布和随机分布;
∫0∞f(W0)dW0=1(2)
发射角度θ服从正弦分布,其概率密度函数W0m为发射能量的峰值。
步骤三:利用4阶Runge-kutta方法求解,Newton-Lorenz方程来更新电子的位置和速度,追踪粒子轨迹及根据末位置;
步骤四:通过粒子轨迹及根据末位置是否超出边界来判断电子是否与波导壁发生碰撞,如果没发生碰撞则继续,如果发生碰撞,则记录宏粒子的碰撞能量和角度,若二次电子发射系数大于1表示可以发生微放电,进入下一个循环,并将上一个碰撞随机产生的出射能量和出射角度作为第二次循环中电子的初始条件。反之,若二次电子发射系数小于1则粒子湮灭,表示不能发生微放电;
步骤五:判断是否所有的宏粒子都完成计算,如没完成返回步...
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