[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

摘要

本发明提出一种介质材料加载微波部件微放电阈值快速确定方法，不同于目前采用金属等效介质材料的方法，本发明考虑了微波部件中带电粒子碰撞介质材料，产生二次电子发射后的电荷积累效应，并对该电荷积累效应产生的静电场进行计算，耦合到粒子推进过程中，能够计算得到更准确的微放电阈值。同时，获得精确的电磁场和磁性材料的外加偏置静磁场，采用少量电子的蒙特卡罗碰撞进行轨迹追踪，并忽略空间电荷效应，实现微放电的快速计算，还能够开展包括铁氧体环行器在内的介质材料加载微波部件的微放电阈值计算。

主权项

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，将初始电子放到所述时域电磁场中，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)；(7)计算初始电子在真空中微波部件内部受到的总电场ET，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。