[发明专利]一种介质材料加载微波部件微放电阈值快速确定方法

权利要求书

1.一种介质材料加载微波部件微放电阈值快速确定方法，其特征在于步骤如下：

(1)建立加载介质材料微波部件的电磁仿真模型，获得微波部件中的外加电磁场分布和边界条件信息；

(2)预设初始自由电子，将初始电子放到时域电磁场中，计算得到微波部件内部的每个电子所受的洛伦兹力，根据初始电子受到的洛伦兹力，得到初始电子的初始速度和初始位置；

(3)根据第i个初始电子在预设的时间步长Δt内，i＝1,2,3,…,m，m为预设的初始电子个数，从初始位置运动到另一个位置的位移判断该初始电子是否与微波部件内表面边界发生碰撞，若初始电子在Δt内运动的位移大于或等于它的初始位置到边界的距离，则发生碰撞，进入步骤(4)；若初始电子在Δt内运动的位移小于初始位置到边界的距离，则没有发生碰撞，将该初始电子当前时间步长结束时的速度和位置保存，进入步骤(8)；

(4)判断边界是否为金属材料边界，若碰撞边界为金属边界，则进入步骤(5)，若碰撞边界为介质边界，则进入步骤(6)；

(5)根据第i个初始电子的初始速度和微波部件内表面金属材料的二次电子发射特性判断是否发生二次电子倍增，若没有发生二次电子倍增，则认为第i个初始电子被金属材料吸收，不计入下一个时间步长；若发生二次电子倍增产生二次电子，则将发射出的二次电子的速度和位置设为下一个时间步长的初始状态，之后进入步骤(8)；

(6)根据介质材料的二次电子发射系数δ来确定表面积累电荷量以及发射的二次电子的数量，然后进入步骤(7)；

所述步骤(6)根据介质材料的二次电子发射系数δ来确定表面积累电荷量以及发射的二次电子的数量，具体为：

(6.1)当δ＜1时，生成0到1之间的一个随机数R₁，若R₁≥δ，则无二次电子发射，该电子消失，不再计入下一个时间步的计算，在介质表面沉积-q电荷；若R₁＜δ，发射1个二次电子，在介质表面无电荷沉积；

(6.2)当1≤δ＜2，先发射1个二次电子，生成0到1之间的一个随机数R₂，若R₂≥f，则无二次电子发射，该电子消失，不再计入下一个时间步的计算，在介质表面无电荷沉积，其中f为δ的小数部分，f＝1,2,3,…，若R₂＜f，发射1个二次电子，在介质表面沉积+q电荷；

(6.3)当δ≥2时，先发射n个二次电子，n为δ的整数部分为，n＝2,3,4,…，生成0到1之间的一个随机数R₃，若R₃≥f，则无二次电子发射，该电子消失，不再计入下一个时间步的计算，在介质表面沉积+(n-1)q电荷；若R₃＜f，发射1个二次电子，在介质表面沉积+nq电荷；

(7)计算初始电子在真空中微波部件内部受到的总电场E_T，根据初始电子在微波部件内部受到的总电场更新初始电子在下一个时间步长的初始状态，之后进入步骤(3)；

(8)判断经过当前时间步长Δt后是否达到预设的仿真计算时间，若达到仿真计算时间则进入步骤(9)，若没有达到仿真计算时间，则进入步骤(3)

(9)进行数值模拟计算，得到介质加载微波部件微放电阈值。

2.根据权利要求1所述的一种介质材料加载微波部件微放电阈值快速确定方法，其特征在于：所述步骤(1)建立加载介质材料微波部件的电磁仿真模型，获得微波部件中的外加电磁场分布和边界条件信息，具体过程如下：

(1.1)仿真计算得到微波部件内的频域电磁场，导出频域电磁场的结果和边界条件信息，按照直六面体网格形式存储，并将频域电磁场信息转换为时域电磁场；

(1.2)依据步骤(1.1)中导出的直六面体网格各节点上的电磁场，通过插值获得微波部件内部任意点的电场和磁场。

3.根据权利要求1所述的一种介质材料加载微波部件微放电阈值快速确定方法，其特征在于：所述步骤(7)计算总电场E_T具体为：根据公式E_T＝E_RF+E_diel计算初始电子在真空中微波部件内部受到的总电场E_T，其中E_RF为微波部件中的外加电场，即时域电磁场，E_diel为介质表面电荷产生的准静电场。