二次电子对高压太阳电池阵裸露互联鞘层的影响研究

低轨道高压太阳电池阵与空间冷稠等离子体相互作用是复杂的非线性过程,对该相互作用占支配影响地位的是电池阵裸露互联附近的鞘层特性,而电池盖片的二次电子发射又影响着电池阵裸露互联附近的鞘层特性。基于介质-导体结构的简化模型,通过PIC仿真分析和一阶渐进边界条件研究了介质二次电子发射对裸露导体鞘层的影响,仿真分析结果表明,二次电子发射主要通过影响介质表面充电电位来影响鞘层结构,对鞘层的影响随着导体偏置电压增加而增大。

G波段500 W带状注扩展互作用速调管设计研究

针对太赫兹频段实现高功率面临物理机制上的难题,设计了一个G波段带状注速调管,展示了基于非相对论带状电子注和扩展互作用技术所能达到的功率水平以及影响性能的物理因素。文中设计基于电压24.5 kV、电流0.6 A,1 mm×0.15 mm的椭圆电子注,以及与之相匹配的互作用系统,即横向过尺寸哑铃型多间隙谐振腔,可以实现高功率和高增益。三维PIC仿真结果显示,在考虑实际腔体损耗的情况下,能够获得超过500 W的功率,电子效率和增益分别达到3.65%和38.2 dB。研究发现,输出功率和效率的提升很大程度上受到多间隙腔模式稳定性以及电路欧姆损耗的制约;输出腔的欧姆损耗对输出功率影响尤为显著,工程设计需要特别考虑。本文的研究为高频段带状注扩展互作用器件的研发打下了良好的基础。

电极形状对矩形管内壁等离子体注入剂量分布的影响

矩形管由于自身形状的原因会造成等离子体注入的不均匀性,给内表面改性带来困难。本文基于particle-in-cell(PIC)模型采用Matlab软件对矩形管内壁等离子体离子注入进行数值仿真,主要考察了内电极形状(圆电极、三角电极、矩形电极)对管筒内壁注入剂量分布的影响。结果表明,中心圆电极、三角电极诱导的离子注入剂量呈现"M"型分布,象形矩形电极会导致长短边离子注入剂量密度产生较大差异,小尺寸矩形电极和半圆矩形组合电极会诱导离子注入剂量分布产生三个峰值和两个谷值。对不同电极注入剂量进行统计,长短边整体注入剂量均匀性最高的是小尺寸矩形电极,局部注入剂量均匀性最高的是矩形半圆组合电极。通过比较不同形状内电极离子注入过程和结果得到适用于一般形状电极的结论。

220 GHz耦合腔扩展互作用速调管研究

设计和研究了一种太赫兹波段耦合腔扩展互作用速调管,应用CST软件建模仿真得到其几何参数,进行冷腔仿真,得到了色散曲线和工作点,并且对其进行优化;再用PIC软件建模对其进行热仿真,在工作频率222.967GHz和工作电压12620V下得到管子的输出峰值功率为16W;3dB带宽为230MHz,效率为1.5%,带内最大增益为27.2dB。