微波的生物效应

一、引 言 人体内各种元素的电子有规则地运动着,电子运动必然有电磁辐射.徽波是一种快速交变的电磁场.当微波辐射到人体上时,体内的电子及离子在库仑力及洛伦兹力作用下作交变的螺旋运动,并与周围大分子、离子频繁地碰撞.体内离子极化方向也交变地旋转.微波的作用,改变了人体内电荷的正常运动状态,造成人体特异感觉或发生某种现象,这叫场力效应.由于电磁场的集肤效应,微波频卒愈高,波长愈短,则微波的穿透深度愈浅.有场力效应时也伴随有热效应.若微波功率较小,在电磁场作用下,机体内产生小量的热,由于血流,出汗等调节机能的作用,组织温度并…     

基于行波管螺旋导电面模型的空间电荷场研究

通过分析行波管螺旋导电面模型中的电磁场，给出了色散和耦合阻抗计算公式，并深入研究了非线性理论中的空间电荷降低因子.结果表明，螺旋导电面模型相对理想导电圆筒中的空间电荷降低因子在较高频段变化不大.空间电荷降低因子的变化反映了螺旋线外电磁场对电子注的作用，同样的慢波结构，较高频率的电磁场应有较大的影响.因此，使用螺旋导电面模型在较高频段计算空间电荷降低因子是不合适的. 关键词： 行波管 非线性 螺旋导电面 空间电荷降低因子 色散 耦合阻抗     

雷电电磁场峰值的概率分布

获得雷电电磁场的随机特性,是研究雷电电磁场对电子系统有害耦合效应评估的基础。基于雷电流的统计特性,在具有一般性的概率框架下讨论雷电电磁场,导出电磁场峰值的概率分布函数及密度函数,采用多重积分法计算出不同位置处电场强度和磁场强度峰值的概率分布图和累积概率分布图,计算结果与蒙特卡洛模拟结果吻合。     

有旋电子在电磁场及二维谐振子场中运动的双波描述

研究有旋非相对论性电子在相互垂直的均匀电磁场及二维谐振子场中运动的量子单波及量子双波描述. 关键词： 双波描述 有旋电子 电磁场 谐振子场     

慢波结构爆炸发射对高功率太赫兹表面波振荡器的影响

随着真空电子学器件的工作频率达到太赫兹波段, 表面波振荡器的横截面尺寸变小, 慢波结构的加工精度难以得到保证, 同时由于表面波振荡器的电磁场集中在慢波结构表面, 在高电压工作情况下, 太赫兹波段的表面波振荡器慢波结构爆炸发射电子会影响器件的工作特性. 本文分析了高电压工作情况下0.14 THz表面波振荡器慢波结构中电场的分布特性, 研究表明, 在慢波结构区域沿着轴线方向上存在电场幅度的包络分布, 在慢波结构中心位置处靠近慢波结构内半径处电场的幅度最大, 最易爆炸发射产生电子, 采用粒子模拟软件UNIPIC模拟了慢波结构处爆炸发射的电子对器件工作特性的影响, 同时考虑了电子回流所产生的二次电子倍增效应, 数值模拟结果表明, 慢波结构电子产生会导致器件的输出功率下降, 从数十兆瓦下降到兆瓦量级.     

螺旋波等离子体放电三维直接数值模拟

在详细考虑电化学反应和粒子碰撞关系的基础上,建立了螺旋波放电三维直接数值计算模型,舍弃以往模型小扰动假设,对Maxwell方程组直接求解以计算电磁场能量沉积份额,扩展了螺旋波等离子体计算模型的精度和适用范围.以Ar为工质气体的仿真结果显示:密度跃升效应和电子温度与放电压力的关系与Toki等和Chen的实验结果符合较好;与经典鞘层理论对比,在粒子数密度、德拜长度、电势以及电子温度的分布上取得高度一致,验证了模型的有效性和精度.利用本文模型研究了低场螺旋波放电过程中的磁场峰值现象,验证了放电室端面的波干涉机理,并发现波干涉的本质是螺旋波分量与其端面回波叠加形成的驻波.     

逃逸电子和不稳定性波反常多普勒共振实验研究

利用电子回旋辐射诊断系统并结合其他相关诊断研究了HL-2A托卡马克中逃逸电子与波间的反常多普勒共振作用.结果显示:欧姆放电下提高等离子密度能抑制逃逸电子束的不稳定性,但等离子密度的再次降低导致逃逸电子又会激发不稳定性波,并耦合不稳定性波发生二次反常多普勒共振作用.利用统计方法分析了HL-2A上不同放电阶段逃逸电子反常多普勒共振阈值(ωpe/ωce)区间大致都在0.17-0.54范围内.此共振机制导致逃逸电子在速度空间被波散射,平行能量转化到垂直能量,pitch角增加,同步辐射功率增强,逃逸电子能量限制在反常多普勒效应的阈值能量附近.基于反常多普勒共振的逃逸抑制能有效减轻逃逸电子对装置第一壁的损坏.     

关于电子-磁单极子的经典角动量

电子在磁单极子场中的特殊性质,很早就有所讨论,静止的电子-磁单极子(e-g)体系的电磁场带来的附加角动量,是众所周知的,将此附加角动量叠加到轨道角动量中,给出此体系的总角动量.这里有两点值得进一步探讨,首先,我们知道,体系的角动量守恒是由空间转动不变性所决定的,那么e-g体系的角动量如何由空间转动不变性导出,其次,e-g体系的总角动量,除了计入静态场的附加角动量外,还有否其他的贡献.本文对此作简短讨论. 早先Dirac在讨论磁单极子的电磁场时,电磁势有奇异性,存在奇异弦使体系的拉氏     

正电子碰撞Ag，In，Sn原子L壳层电离截面的理论计算

在David Botz分析模型的基础上,综合考虑正电子及电子碰撞电离的库仑效应和电子交换效应,引入离子效应和相对论效应修正因子,计算了Ag,In,Sn原子的L壳层电离截面.计算结果表明,引入了修正因子的计算结果明显优于平面波波恩近似和扭曲波波恩近似的计算结果,并和最近文献的实验值符合得较好.其计算结果可为激光等离子体模拟提供准确参数.     

有界波电磁脉冲模拟器下短线缆效应的理论和实验研究

 研究了有界波电磁脉冲模拟器下短线缆效应的理论建模和实验方法。基于传输线模型计算了线缆在有界波电磁脉冲模拟器辐照下的电流响应。建立了有界波电磁脉冲模拟试验环境,其前沿时间小于5 ns,脉冲半高宽约200 ns。开展了短线缆的效应实验验证研究,短线缆负载端响应电流的测量和计算结果吻合得很好,表明应用改型有界波电磁脉冲模拟器开展短线缆效应实验在理论和实验上都是可行的。这种线缆实验方法具有效应实验空间电磁场分布规范均匀、参数指标可控、监测技术成熟等优点。     

正电子碰撞Ag，In，Sn原子L壳层电离截面的理论计算

在David Botz分析模型的基础上，综合考虑正电子及电子碰撞电离的库仑效应和电子交换效应，引入离子效应和相对论效应修正因子,计算了Ag，In，Sn原子的L壳层电离截面.计算结果表明，引入了修正因子的计算结果明显优于平面波波恩近似和扭曲波波恩近似的计算结果，并和最近文献的实验值符合得较好.其计算结果可为激光等离子体模拟提供准确参数.     

模拟器电磁场与实际电磁场耦合响应等效计算

辐射波模拟器产生的脉冲电磁环境能够近似模拟高空核爆电磁脉冲（HEMP）的自由场, 然而在实际HEMP威胁环境中, 施加在地面设备上的电磁场是电磁脉冲入射波与地面反射波的合成场。通过计算不同入射情况下, HEMP自由辐射场经损耗地面反射叠加形成的总电场, 对比其与初始入射场的强度及波形变化, 分析了地面附近合成电磁场的特点。提出一种将模拟环境效应与实际环境效应进行等效转换的计算方法, 应用该方法计算了入射波电场45极化情况下的模拟环境效应修正因子。分析计算结果, 建议在开展HEMP效应的辐射波模拟试验中, 应将受试设备放在至少三个相互正交的方向上进行测试, 同时适当减小模拟器产生电磁脉冲的宽度。     

能流密度概念不适用于静场情形吗?

根据麦克斯韦方程组,可将电磁现象的能量守恒定律具体表述为[1]式中　是电磁场的场能密度, 　是电磁场的能流密度矢量(坡印亭矢量),记为S,则式(1)表明,空间任意体积V内产生的电功率,等于单位时间内体积V中电磁能的减少与通过体积V的界面S流入的能量之和。根据麦克斯韦方程组还可得到动量守恒定律的具体表示,电磁场的动量密度为这表明电磁场的动量密度矢量与能流密度矢量方向相同。 由于任意矢量A满足因此,在能流密度　中可附加任意矢量A的旋度　,而不影响式(1)成立。这似乎说明能流密度并非单值,可以有一附加项　的不确定度。但是这只是…     

电磁AB效应与描述电磁场的基本物理量

本文通过介质电磁AB效应及其实验验证，论述了描述电磁场的基本物理量应为规范条件约束下的电磁势（φ，A），而不是场量（E，B）。     

Aharonov-Bohm效应与电磁基础理论教学的改革

1959年，阿哈罗诺夫(Y．Aharonov)和玻姆(D.Bohm)提出了一个理想实验，这个实验揭示了电磁场的势具有直接可观测的物理效应．即在电磁场场强为零，但电磁场的势不为零的区域，电磁势的作用会使电子波函数的相位发生改变．这种由电磁场的势所引起的量子效应，被称作Aharonov-Bohm效应，又简称为A-B效应．     

TETB中的低混杂波电流驱动

本文对低混杂波电流驱升和充电过程进行了理论描述和分析。考虑了低混杂波电流驱动时非线性效应的波谱展宽、附加电导率以及电子和离子的温度变化。将此理论模型应用于托卡马克工程试验混合堆(简称TETB)中的低混杂波电流驱升和充电过程,数值计算和折衷考虑后,给出了一组优化的物理参数。     

里叶变换光学基本原理讲座 第二讲 相因子判断法

一、相因子判断法 原则上说,依据菲涅耳-基尔霍夫衍射积分公式,可以由一个已知波前导出另一个波前,譬如由衍射屏的输出场～U2(x,y)导出接收屏幕上的衍射场～U(x′y′).但实际上,这种积分运算通常是很复杂的,总需在一定条件下作近似处理,即使如此,能定量给出结果的情况目前也还为数不多.不过,我们注意到波场的主要特征体现在波函数的位相因子之中.如果将复杂波场的复振幅相因子与平面波或球面波的相因子作一对比,那么复杂波场就可看成是一系列平面波成分(或球面波成分)的迭加,因而也就变成人们在概念上容易掌握的一种波场了.尤其重要的是,复…     

变周期慢波系统内同步问题的研究

由于行波管的工作依赖于其慢波系统中的电子注与沿轴传输交变电磁场之间的相互作用而完成,而这样的相互作用要求沿轴传输的交变电磁场必须与电子注有着近乎同步的速度,所以慢波系统内的同步问题就成了研究行波管的一个很重要的问题.而变周期慢波系统是将一般慢波系统的周期进行变化而形成的,它可以比原周期慢波系统有着更宽的带宽,更高的互作用效率,还可以选择空间谐波.本文分析了变周期慢波系统内的空间谐波,提出了使慢波系统内的一次空间谐波一直与电子注同步所需要满足的原则,最后以变周期折叠波导为例,证明了这个原则. 关键词： 变周期 慢波系统 空间谐波 同步     

太赫兹波段Smith-Purcell辐射的介质加载光栅高频特性

提出了一种用于Smith-Purcell效应器件的介质加载光栅慢波结构,通过研究该结构的注-波互作用过程,推导出带电子注的色散方程,并数值求解出波的线性增长率.利用色散方程,结合电磁场传播的边界条件,推导出Smith-Purcell效应振荡器工作所需的起振电流.详细研究了高频结构长度、电子注主要参数和介质相对介电常数对起振电流的影响,并与普通金属光栅结构进行了比较.结果表明:保持其他参数不变时,高频结构长度越短,起振电流越大;保持高频结构参数不变时,起振电流随电子注厚度和注-栅距离的增大而增大,随电子注电压的增大而减小;与金属光栅相比,介质的引入提高了注-波互作用的增长率,有效减小了振荡器的起振电流.理论计算结果与软件CHIPIC的模拟结果比较符合.     

电子回旋波与快波协同效应的数值研究

在考虑了电子的反弹平均效应及高能电子的相对论效应下,通过数值求解电子的Fokker-Planck方程,研究了托卡马克等离子体中快波与电子回旋波电流驱动问题。采用九点差分法对方程进行离散,应用近似LU因子分解法对方程进行了数值求解。计算结果表明快波与电子回旋波联合电流驱动具有很强的协同效应,在两波联合电流驱动下,驱动电流大于单波电流驱动之和。