外加准轴向磁场POS断路过程的粒子模拟

为了研究外加准轴向磁场同轴内阴极结构等离子体断路开关(POS)的工作特性,采用单元粒子方法对激磁线圈分别放置在内阴极内侧和外阳极外侧的POS断路过程进行研究,模拟分析POS中电场和磁场的时空变化、等离子体电子的动力学行为和特性,重点研究内阴极结构POS的断路过程。结果表明:激磁线圈置于内阴极内侧时,极间磁场为线圈外磁场,在开关区的矢量磁密变化曲率大,有较大径向分量且中心区域值较两侧为小,这种外加磁场对POS的断路过程影响较小;激磁线圈置于外阳极外侧时,极间磁场为线圈内磁场,在开关区的均匀性较好,该准轴向磁场改变了电子运动的轨迹,也改变了原角向磁场的分布,更容易实现POS的断路,实现较高幅值的断路电压,并且电流损失较小,POS的断路效率较高;准轴向磁场和自角向磁场的共同作用使等离子体电子作向下游扩散的锥体螺旋运动。