[发明专利]一种确定介质窗微放电二次电子数目的方法

说明书

一种确定介质窗微放电二次电子数目的方法，首先对二次电子发射的能量和角度进行随机处理，根据初始直流电场和射频场确定电子与介质的碰撞能量，获得二次电子发射系数，根据二次电子产额更新介质表面的累积电荷，并更新直流电场。在微放电分析中采用多个电子进行平均处理，并考虑了直流电场的动态变化，获得动态直流场和射频场耦合作用下的介质窗微放电二次电子数目的变化过程。

技术领域

本发明涉及一种确定介质窗微放电二次电子数目的方法，属于微波器件微放电领域。

背景技术

随着卫星通信技术向高功率的方向发展，要求空间微波部件承受的功率越来越高，在地面试验中对介质窗的功率要求持续提升。介质窗在高功率微波和地面测试系统中广泛应用。介质窗两侧分别是空气和真空，射频电场沿介质表面分布，会在介质窗真空一侧引发微放电。

介质微放电效应是制约介质窗功率容量的重要因素，介质的存在使得微波部件在发生微放电时，在介质表面累积电荷，会产生直流电场，电子受射频场和直流电场的共同作用，使得介质微放电的数值模拟与金属显著不同，而对介质窗进行微放电分析对工程设计具有重要指导意义。

国际上对介质窗微放电进行了研究，对二次电子发射的角度和速度进行随机处理，给出了介质微放电的敏感曲线，但是其采用固定的直流电场，而实际的介质微放电过程中，直流电场是随着二次电子的倍增随时间变化的，目前的方法没有考虑感应电荷动态变化对微放电过程的影响，分析误差大。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种确定介质窗微放电二次电子数目的方法，考虑了由于二次电子发射导致介质表面累积电荷的动态变化，计入了动态变化直流电场和射频电场对电子的耦合作用的二次电子数目变化过程。

本发明的技术解决方案是：一种确定介质窗微放电二次电子数目的方法，通过下述方式实现：

(1)对二次电子发射的能量和角度进行随机处理，确定每个宏粒子的出射速度和出射角度；

(2)根据初始直流电场和射频场确定电子与介质的碰撞能量，获得二次电子发射系数；

(3)根据二次电子发射系数更新介质表面的累积电荷量，并更新直流电场；

(4)利用所述的射频场和更新后的直流电场确定电子与介质的碰撞能量，获得二次电子发射系数，从步骤(3)开始重复执行，直至达到预设的次数；

(5)采用多个电子进行平均处理的方式确定介质窗微放电二次电子数目。

优选的，所述步骤(2)通过下述方式实现：

根据出射速度v₀(1,j)、角度和初始直流电场计算宏粒子j回到介质窗表面的时间t(1,j)＝Δt(1,j)，

计算宏粒子j的法向入射速度切向入射速度宏粒子的入射角度入射能量

根据入射能量和角度获得二次电子发射系数SEY(1,j)；

上述，-e为电子电量，m为电子质量，E_rf0、ω、θ分别为射频场的幅度、角频率和相位，j＝1…NN，NN为宏粒子数目。

优选的，所述步骤(3)直流电场首次更新时公式如下：

E_dc(1,j)＝E_dc+eN₀(SEY(1,j)-1)/2Aε₀

之后每次直流电场的更新公式如下：

E_dc(i,j)＝E_dc(i-1,j)+Q(i-1,j)(SEY(i,j)-1)/2Aε₀