入射电子能量对低密度聚乙烯深层充电特性的影响

高能带电粒子与航天器介质材料相互作用引起的深层带电现象, 一直是威胁航天器安全运行的重要因素之一. 考虑入射电子在介质中的电荷沉积、能量沉积分布以及介质中的非线性暗电导和辐射诱导电导, 建立了介质深层充电的单极性电荷输运物理模型. 通过求解电荷连续性方程和泊松方程, 可以得出不同能量 (0.1–0.5 MeV) 电子辐射下, 低密度聚乙烯 (厚度为1 mm) 介质中的电荷输运特性. 计算结果表明, 不同能量的电子辐射下, 介质充电达到平衡时, 最大电场随入射能量的增加而减小; 同一能量辐射下, 最大电场随束流密度的增大而增加. 入射电子能量较低时 (≤ 0.3 MeV) , 最大电场随束流密度的变化趋势基本相同. 具体表现为: 当束流密度大于3× 10^-9 A/m²时, 最大场强超过击穿阈值2×10⁷ V/m, 发生静电放电 (ESD) 的可能性较大. 随着入射电子能量的增加, 发生静电放电 (ESD) 的临界束流密度增大, 在能量为0.4 MeV时, 临界束流密度为6×10^-8 A/m². 当能量大于等于0.5 MeV时, 在束流密度为10^-9–10^-6 A/m²的范围内, 均不会发生静电放电 (ESD) . 该物理模型对于深入研究深层充放电效应、评估航天器在空间环境下 深层带电程度及防护设计具有重要的意义.关键词：高能电子辐射低密度聚乙烯(LDPE)介质深层充电电导特性     

不同接地方式的卫星介质深层充电研究

关键词：     

卫星中介质深层充电特征研究

介质深层充电效应是诱发地球同步轨道卫星运行故障和异常的重要因素之一.通过数值模拟方法对卫星介质材料中充电所致最大电场与高能电子能谱、介质厚度,及屏蔽厚度等的关系进行了详细研究,给出了介质中最大电场的基本特征.关键词：卫星介质深层充电高能电子计算机模拟     

基于Geant 4的介质深层充电电场计算

基于Geant4模拟了电子在Teflon介质中的电荷输运过程,获得了其内部的电流密度、剂量率和电荷沉积量沿深度的分布曲线,进而利用电荷连续性方程、泊松方程和深层俘获方程求解出Teflon中高能量、小束流电子辐照下的电场分布. 将介质平板充电过程简化为屏蔽铝板与分层介质组成的Geant4模型,电子源为1.0MeV,0.1pA/cm²的平面源. 通过记录经过各层介质的电子电量和各层介质内沉积能量和电子数目,用统计平均的方法获得了介质内电流密度、剂量率和电荷沉积量沿深度的分布规律. 介质内关键词：卫星介质深层充电Geant4电场     

电子辐照下聚合物介质深层充电现象研究

空间辐射环境中,聚合物介质的深层充放电效应是威胁航天器安全的重要因素之一.文中在Chudleigh和von Berlepsch所发展的电位衰减模型基础上引入传输电流项,考虑了电子入射引起的感应电导率和感应电场的影响,提出了新的分析研究介质材料深层充电规律和特征的模型.通过该模型,分析了不同辐射条件下介质的表面电位、内部电荷与电场分布的变化,并设计实验及援引其他实验数据对模型分析结果进行验证.分析和实验结果表明,聚合物介质在深层充电过程中的平衡电位随着入射电子束流强度和介质电阻率的增加而增大,决定深层充电平关键词：深层充电电荷传输模型电子束聚合物     

双光束对高能电子的捕获特性

为了在实验上增强非线性强场效应的信号强度,基于电子在强激光束上的非弹性散射,提出一种双光束捕获电子的方案,目的是通过延长电子和强场相互作用时间来提高非线性过程发生总概率,实现观测信号的增强。数值模拟结果表明,捕获后的电子和强激光场的相互作用时间可延长10倍以上。     

真空中电子辐照下聚四氟乙烯沿面闪络电压特性

为了研究聚四氟乙烯材料(PTFE)在空间粒子环境中放电规律及其影响因素,通过实验获得了高真空低能电子辐照下PTFE高压直流沿面闪络电压,并采用等温电位衰减法测试了PTEE在辐照前及辐照后的陷阱密度,分析了影响PTEE沿面闪络电压的因素。研究结果表明：相比于无辐照时PTFE沿面闪络电压,当辐照电子能量为19~25 keV时,闪络电压明显更高;在电子束流密度不变的情况下,电子能量越高,材料表面正电荷密度越小,陷阱密度与电导率越大,电场畸形程度越小,因此闪络电压升高;当电子能量一定时,束流密度越高,初始电子数量和二次电子数量越多,因此闪络电压降低。     

正充电聚四氟乙烯薄膜驻极体的电荷储存及其动态特性

研究了栅控恒压正电晕充电的聚四氟乙烯（PTFE）薄膜驻极体的电荷储存与 输运特性.结果显示在100℃以下的较低温区和高于150℃,尤其是高于180℃的较高 温区内慢再俘获效应控制着脱阱电荷的输运;而在约100—150℃的温区内快再俘获效应占主导地位.初始表面电位的增加将导致电荷密度衰减加剧,通过合理控制充电参数和组合 热处理工艺,可使同样储存有足够高的电荷密度的正负充电的PTFE薄膜驻极体既显示出相近 的电荷储存寿命,又具有突出的电荷稳定性. 关键词：聚四氟乙烯正充电驻极体交越现象电荷稳定性电荷 输运     

高能电子和正电子在晶体沟道中的辐射

介绍了高能电子和正电子在晶体中的沟道辐射,对超相对论电子和正电子在周期弯曲晶体中的相干辐射进行了分析,并提出了初步的实验设想. The channeling radiation of high energy electrons and positrons in crystals was introduced. According to the new idea proposed by A.V.Korol, the coherent radiation of ultra relativistic electrons and positrons channeled in periodically bent crystals was analyzed. The characteristics of the radiation were obtained by using classic electromagnetic theory and a tentative experimental plan for testing was suggested.     

四光束对高能电子的捕获特性研究

依据非线性强场效应的基本原理,提出了一种四光束捕获电子的方案,旨在通过延长电子和强场相互作用时间来提高非线性过程发生的总概率,实现观测信号的增强。其基本原理是基于电子在强激光光束上的非弹性散射。数值模拟结果表明,捕获后的电子和中心光场的相互作用时间得到延长。     

一种新的航天器外露介质充电模型

为综合考虑高能电子辐射与周围等离子体对航天器外露介质充电的影响,在航天器内带电模型的基础上,通过添加边界充电电流来考虑等离子体与航天器介质表面的相互作用,并统一参考电位为等离子体零电位,建立了航天器外露介质充电模型,给出了新模型的一维稳态解法,并与表面充电模型和深层充电模型进行了对比分析.结果表明:新建模型能够综合考虑表面入射电流、深层沉积电流和传导电流对充电的耦合作用过程,实现外露介质表面和深层耦合充电计算,有利于全面评估航天器外露介质的充电问题.     

Effect of sheath potential on electromagnetic radiation emitted from the rear surface of a metallic foil target

In ultra-intense laser--matter interactions, intense electric fields formed at the rear surface of a foil target may have strong influences on the motion of energetic electrons, and thereby affect the electromagnetic emissions from the rear surface, usually ascribed to transition radiation. Due to the electric fields, transition radiation occurs twice and bremsstrahlung radiation also happens because the electrons will cross the rear surface twice and have large accelerations. In the optic region, transition radiation is dominant. The radiation spectrum depends on the electric field only when the electrons are monochromatic, and becomes independent of the electric field when the electrons have a broadband momentum distribution. Therefore, in an actual experiment, the electric field at the rear surface of a foil could not be studied just with the measurement of optic emissions. In the terahertz region, both bremsstrahlung and transition radiations should be taken into account, and the radiation power could be enhanced in comparison with that without the inclusion of bremsstrahlung radiation. The frequency at which the maximum terahertz radiation appears depends on the electric field.     

聚酰亚胺电导率随温度和电场强度的变化规律

介质深层充电对航天器安全运行构成了重大威胁.以聚酰亚胺为代表的此类聚合物绝缘介质的电导率受温度影响显著,又因为充电过程中局部产生强电场(10~7V/m量级),因此,其电导率模型需要综合考虑温度和强电场的影响,这对介质深层充电的仿真评估意义重大.已有的两类模型,不是低温区间不适用,就是没有充分考虑强电场的影响.基于跳跃电导理论,本文分析对比了现有电导率模型,提出了适用于较宽温度范围且合理考虑强电场增强效应的电导率新模型,并采用某型聚酰亚胺电导率测试数据做出验证.此外,为了提高新模型在强电场下的低温适用范围,尝试对强电场因子中的温度做变换,取得了满意的效果.参数敏感度分析表明新模型在电导率拟合与外推方面具有参数少、适用性强的优势.     

Sheath formation study in Ne–Xe DBD discharge

The sheath is formed near the cathode immediately after applying the voltage across the electrodes. This formation is mainly due to the depopulation of this region by electrons. Using the one-dimensional model of the sheath region and the kinetic model coupled to the dielectric barrier discharge discharge electric circuit, we studied the formation of the cathode sheath and its evolution during the first pulse in Ne–Xe mixture for 10% and 20% of xenon at a total gas pressure of 400 Torr and for an applied voltage of 3 kV. The results illustrate the discharge behaviors as well as the evolution of the electric field and the charged particles in the cathode region. The effect of the xenon concentration is also studied and discussed.     

均匀外电场中无限长介质圆柱壳的场分布的计算和讨论

用圆柱坐标系中的分离变量法计算了位于均匀外电场中的无限长介质圆柱壳各区域的电势和电场,由计算结果分析了无限长介质圆柱壳对外电场的屏蔽效果,并指出均匀外电场中的无限长导体圆柱壳、无限长介质圆柱体、无限长导体圆柱及无限大均匀电介质中开有一无限长的圆柱形空腔的电势和电场都可以由均匀电场中的无限长介质圆柱壳电势及电场给出.     

传输线充电技术实现高功率亚纳秒电磁脉冲调制

分析比较了阻抗匹配和失配情况下传输线充电的原理和波过程。分析结果表明：失配情况下的最大优点是能够实现脉冲功率增益。应用阻抗为27 W、长度为540 mm传输线为充电传输线和长度分别为30,45,60 mm、阻抗均为5 W传输线为被充电传输线进行了对比试验。实验结果表明：在距离辐射天线6 m处,输出辐射场强随低阻抗传输线长度增加而略有增加,最大辐射场强为49 kV/m,考虑气体开关的实际能量损耗,这与理论分析的充电电压和功率增益关系相吻合;长度为45 mm的5 W被充电传输线的输出脉冲前沿约210 ps,幅度约为150 kV。