用传输线和时域有限差分法计算电缆X射线响应

 介绍了时域传输线和时域有限差分两种计算电缆X射线瞬态响应的方法，并利用电缆芯线总电荷以及介质层的电荷分布，结合实验结果，分别给出了时域传输线模型中的电流源和时域有限差分模型中电流密度的计算方法。作为例子，在60 keV单能X射线垂直于电缆轴向辐照的条件下，采用两种方法计算了电缆两端接匹配负载时负载上的电流响应；采用传输线方法计算了不同能量X射线辐照电缆时的芯线负载电流响应。计算结果表明，两种方法计算的电缆X射线瞬态响应是一致的；电缆介质层中存在静电场；X射线能量不同时，电缆芯线负载电流存在最大值。计算中，电缆与X射线的作用采用蒙特卡罗方法计算。     

地面铺设缆线的高空电磁脉冲响应研究

 利用时域多分辨分析方法,对地面铺设缆线屏蔽层感生电流的规律进行了研究。给出了屏蔽层感生电流与缆线距离地面的高度、缆线的长度、电磁脉冲的入射方向等的关系。结果表明：屏蔽层电流幅度随着缆线距离地面高度增高而增加;屏蔽层电流幅度、前沿、半高宽随着缆线长度增加而增加,直到分别达到各自的最大值;电磁脉冲正入射时,屏蔽层电流幅度沿缆线分布呈现中间大、两边小的规律;电磁脉冲斜入射时,屏蔽层电流相对电磁脉冲正入射时,幅度更高、前沿更快、半高宽更窄,幅度沿缆线的分布情况为从一端到另一端逐渐增大。     

导线X射线瞬态响应的数值计算

 针对裸线和带保护层导线两种不同的物理结构,分别应用Holland细线模型和时域传输线模型,结合实验结论,计算了负载大小、导线半径、X射线能量以及保护层厚度等对导线X射线瞬态响应的影响。计算结果表明,负载较小时,负载变化对负载电压电流、负载功率和负载能量的影响不大,负载较大时,对响应的影响比较大;负载增大时,负载电流响应脉宽增加、幅度减小,负载功率存在最大值,但是,负载吸收能量却一直增大;负载响应与导线半径成正比、与X射线能量成反比;变化保护层厚度时,负载响应存在峰值;由于保护层内负电荷的影响,相同X射线和导线半径条件下,带保护层导线比裸线的响应至少小一个量级。     

系统电磁脉冲综合环境中导线响应的计算

采用时域有限差分法(FDTD)、粒子模拟(PIC)方法和Holland细线算法,对圆柱腔体内带负载导线的系统电磁脉冲(SGEMP)综合环境响应进行了模拟。计算结果表明:导线负载上的响应电流从大到小依次由透射X射线、SGEMP场和前向电子产生;透射X射线和前向电子产生的响应电流极性相反;SGEMP场在导线负载上响应电流的极性与场分布有关;3种环境在负载上的综合响应中透射X射线的响应最大。对于腔体内的导线来说,SGEMP综合环境防护时透射X射线是重点考虑的因素。     

屏蔽电缆对脉冲X射线响应的数值计算

 结合蒙特卡洛方法和时域有限差分(FDTD)方法，计算了电缆受脉冲X射线辐照时介质层内的运流电流密度，并以此为麦克斯韦方程的源，计算得到了电缆两端接匹配负载时的芯线响应电流。该方法综合考虑了电缆芯线、介质层和屏蔽层的沉积电荷对芯线响应电流的影响。计算结果表明：芯线响应电流大小与电缆受辐照长度成正比，电流由辐照中心向两边流走；源区越靠近中心位置，电流幅度越小，源的中心位置处，电流为零，源区存在静电场；源区外，电流大小相等，方向相反。最后，利用有限差分法计算得到的电场强度反推出了芯线电荷数，与蒙特卡洛方法计算的结果相比，FDTD方法计算的要低20%，该误差可能由将3维问题近似为1维问题所引起。     

强流二极管产生大面积脉冲X射线参数计算

利用二极管的电压电流波形计算了电子束参数,建立了串级二极管和四路并联二极管阳极靶蒙特卡罗粒子输运计算模型,给出了两种情况下轫致辐射X射线场参数。结果表明:阳极靶厚度增加时,轫致辐射X射线平均能量增大,而能量转换效率先增大,后减小;距离串级二极管和四路并联二极管阳极靶5cm位置处,X射线注量分别为76.50,3.74mJ/cm2;光子平均能量分别为81.13,60.77keV;半径为12cm的圆面上,串级二极管X射线剂量呈马鞍形分布,均匀性为1.70∶1;边长为52cm的正方形平面上,四路并联二极管X射线剂量均匀性小于6.30∶1;电子束轫致辐射转换效率分别为0.29%,0.32%。     

辐照和电流注入下电缆耦合响应的计算

 采用传输线模型，利用时域有限差分方法计算了辐照和电流注入两种试验环境中电缆屏蔽层电流对芯线的耦合响应，并对响应规律进行了研究。计算结果表明：电流注入时近端负载电压峰值最小，辐照时次之，电流注入时远端最大；负载电压峰值、负载能量与屏蔽层电流源幅度等比例变化；相比较前沿的变化而言，改变屏蔽层电流源前沿对负载电压峰值和负载能量的影响不大；屏蔽层电流源半高宽较小时，负载电压峰值、负载能量与半高宽是非线性关系，屏蔽层电流源半高宽较大时，负载电压峰值、负载能量与半高宽成线性关系；电缆较短时，改变电缆长度对负载电压峰值有影响，而电缆较长时，只会影响电缆负载能量。