| 磁绝缘线振荡器内气体碰撞电离数值模拟 |
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| 引用本文： | 董烨,董志伟,杨温渊,陈军,周前红,孙会芳,周海京.磁绝缘线振荡器内气体碰撞电离数值模拟[J].强激光与粒子束,2012,24(3):732-738. |
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| 作者姓名： | 董烨 董志伟 杨温渊 陈军 周前红 孙会芳 周海京 |
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| 作者单位： | 1.北京应用物理与计算数学研究所, 北京 1 00094 |
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| 基金项目： | 中国工程物理研究院科学技术发展基金项目（2009B0402046,2011B0402068）;国家自然科学基金项目（11105018）；国家高技术发展计划项目 |
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| 摘 要： | 针对气体碰撞电离过程，介绍了蒙特卡罗碰撞（MMC）的处理方法，利用MMC方法编写了气体碰撞电离模块，将其移植到3维全电磁粒子模拟程序NEPTUNE之中，模拟了充有He气的磁绝缘线振荡器（MILO）。模拟结果表明:当He气密度较低时，电离的正离子由于较重无法自由移动，形成了正离子通道，可以有效中和电子束空间电荷场，有利于电子束传输和群聚，提高了束波互作用效率，微波输出功率得到了明显提高，起振时间也有所缩短；当进一步增加He气密度时，电离碰撞增强，电子和离子数目会雪崩式增长，电子束由于碰撞增强而导致能散度增大，其负效应已经远大于中和空间电荷场的正效应，反而不利于电子束的群聚和共振，从而导致输出微波功率降低乃至截断，起振时间缩短是由于其在非雪崩阶段的正效应积累所致，但是随着负效应的增强起振功率不能得以维持，二极管最终将闭合。另外，还模拟了MILO填充空气、水蒸气及二氧化碳等多原子、多组分气体的碰撞电离物理过程。模拟结果显示，同压强情况下，填充空气、水蒸气及二氧化碳的脉冲缩短现象要比填充He气等较低原子序数气体的情况严重得多。
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| 关 键 词： | 高功率微波 蒙特卡罗碰撞 粒子模拟程序 磁绝缘线振荡器 脉冲缩短 |
| 收稿时间： | 2011/10/17 |
Numerical simulation on gas ionization course in magnetically insulated transmission line oscillator |
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| Dong Ye
,
Dong Zhiwei
,
Yang Wenyuan
,
Chen Jun
,
Zhou Qianhong
,
Sun Huifang
,
Zhou Haijing.Numerical simulation on gas ionization course in magnetically insulated transmission line oscillator[J].High Power Laser and Particle Beams,2012,24(3):732-738. |
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| Authors: | Dong Ye Dong Zhiwei Yang Wenyuan Chen Jun Zhou Qianhong Sun Huifang Zhou Haijing |
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| Institution: | 1.Institute of Applied Physics and Computational Mathematics,P.O.Box 8009,Beijing 100094,China |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | high power microwave Monte-Carlo collision PIC Si imulation code magnetically insulated transmission line oscillator pulse shortening |
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