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系统电磁脉冲综合环境中导线响应的计算

强激光与粒子束 2010年第7期22卷 1615-1618页

作者：李进玺程引会吴伟周辉西北核技术研究所西安710024

采用时域有限差分法(FDTD)、粒子模拟(PIC)方法和Holland细线算法,对圆柱腔体内带负载导线的系统电磁脉冲(SGEMP)综合环境响应进行了模拟。计算结果表明:导线负载上的响应电流从大到小依次由透射X射线、SGEMP场和前向电子产生;透射X射... 详细信息

采用时域有限差分法(FDTD)、粒子模拟(PIC)方法和Holland细线算法,对圆柱腔体内带负载导线的系统电磁脉冲(SGEMP)综合环境响应进行了模拟。计算结果表明:导线负载上的响应电流从大到小依次由透射X射线、SGEMP场和前向电子产生;透射X射线和前向电子产生的响应电流极性相反;SGEMP场在导线负载上响应电流的极性与场分布有关;3种环境在负载上的综合响应中透射X射线的响应最大。对于腔体内的导线来说,SGEMP综合环境防护时透射X射线是重点考虑的因素。

关键词： X射线系统电磁脉冲导线瞬态响应

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系统电磁脉冲一维边界层的数值模拟

强激光与粒子束 2018年第1期30卷 39-44页

作者：孙会芳董志伟张芳北京应用物理与计算数学研究所北京100094

应用准第一性原理的PIC程序对系统电磁脉冲(SGEMP)一维边界层进行数值模拟,研究无限大介质板发射单一能量为2keV、发射率为3.3×1020 m^(-2)·s^(-1)的光电子,发射角分布为余弦角分布,且平板上留下等量正电荷时的SGEMP效应,得出稳态后... 详细信息

应用准第一性原理的PIC程序对系统电磁脉冲(SGEMP)一维边界层进行数值模拟,研究无限大介质板发射单一能量为2keV、发射率为3.3×1020 m^(-2)·s^(-1)的光电子,发射角分布为余弦角分布,且平板上留下等量正电荷时的SGEMP效应,得出稳态后电子所能到达的最大距离约在5.8~7.5cm之间振荡;发射表面z=0处的电荷密度在(6.0~9.0)×10^(-6)C/m^3之间振荡;表面电场值在50~55kV/m之间振荡;边界层达到准稳态的时间约为14.0ns。将稳态模拟结果和理论估算结果进行对比,模拟结果较理论结果更加准确、形象地反映出SGEMP一维边界层的形成过程及稳态结构。

关键词：光电子系统电磁脉冲一维边界层全电磁粒子模拟方法

稀薄空气中圆柱腔体内系统电磁脉冲的混合模拟

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物理学报 2022年第5期71卷 215-226页

作者：张含天周前红周海京孙强宋萌萌董烨杨薇姚建生北京应用物理与计算数学研究所北京100094

系统电磁脉冲广泛存在于强电离辐射环境中,且难以有效屏蔽.为了评估稀薄空气对系统电磁脉冲的影响,本文基于粒子-流体混合模拟方法,建立了三维非稳态模型,计算并分析了稀薄空气等离子体的特性以及其与电磁场响应的相互作用.结果表明,压... 详细信息

系统电磁脉冲广泛存在于强电离辐射环境中,且难以有效屏蔽.为了评估稀薄空气对系统电磁脉冲的影响,本文基于粒子-流体混合模拟方法,建立了三维非稳态模型,计算并分析了稀薄空气等离子体的特性以及其与电磁场响应的相互作用.结果表明,压力越高,光电子发射面附近的次级电子数密度越高,轴向分布的梯度越大,腔体中部的电子数密度在20 Torr(1 Torr=133 Pa)下出现峰值,而电子温度随压力升高单调递减.腔体内的稀薄空气等离子体阻碍了空间电荷层的产生,电场响应峰值比真空条件下的低了一个数量级,电场脉冲宽度也显著降低.光电子运动特性决定了电流响应的峰值,压力升高,到达腔体末端的电流先增加再减小.而等离子体电流会抑制总电流的上升速率,并使电流响应出现拖尾.最后,将数值模拟结果与电子束模拟系统电磁脉冲的实验结果进行比较,验证了本文混合模拟模型的可靠性.本研究所采用的混合模拟方法相比于粒子云网格-蒙特卡罗碰撞方法,大幅减小了计算消耗.

关键词：系统电磁脉冲光电子全电磁粒子模拟方法混合模拟

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系统电磁脉冲建模与数值模拟研究进展

电波科学学报 2024年第5期39卷 797-807页

作者：张含天陈剑楠周前红周海京北京应用物理与计算数学研究所北京100094 西北核技术研究所西安710024

系统电磁脉冲是X射线、伽马射线产生的二次辐射效应,通过在作用目标系统周围激励出瞬态电磁场/电流进而造成电子学系统失效。自20世纪70年代以来,研究人员对系统电磁脉冲的产生机理、效应特点进行了大量研究,形成了一系列理论分析方法... 详细信息

系统电磁脉冲是X射线、伽马射线产生的二次辐射效应,通过在作用目标系统周围激励出瞬态电磁场/电流进而造成电子学系统失效。自20世纪70年代以来,研究人员对系统电磁脉冲的产生机理、效应特点进行了大量研究,形成了一系列理论分析方法与专用数值模拟程序。然而,受限于系统电磁脉冲所涉及物理过程的复杂性,目前仍难以实现其毁伤效果的定量分析,已经成为抗辐射加固领域的短板问题。为此,本文综述了系统电磁脉冲的基本物理过程与分类方法,按外部系统电磁脉冲、腔体系统电磁脉冲、线缆系统电磁脉冲、电路盒系统电磁脉冲等不同类型,分别从建模方法、已形成专用数值模拟程序的功能与特点等方面介绍了国内外系统电磁脉冲理论研究的进展。结果表明,除电路盒系统电磁脉冲外,国内外数值模拟采用的技术路线较明确。国内发展的模拟能力基本可实现自主程序替代,但在未来的研究中,需要进一步加强专用模拟程序的集成以及模型校验,以更好地应用于系统电磁脉冲对实际电子学系统干扰/毁伤效能的评估。

关键词：系统电磁脉冲内电磁脉冲电离辐射光电子电磁兼容

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二次电子发射对系统电磁脉冲的影响

物理学报 2021年第16期70卷 182-190页

作者：张含天周前红周海京孙强宋萌萌董烨杨薇姚建生北京应用物理与计算数学研究所北京100094

系统电磁脉冲难以有效屏蔽,会显著影响低轨航天器等重要装置和基础设施的性能.为了评估二次电子对系统电磁脉冲的影响,本文基于粒子云网格方法,建立了三维非稳态系统电磁脉冲模型,计算并比较了不同电流密度、金属材料等条件下,两种典型... 详细信息

系统电磁脉冲难以有效屏蔽,会显著影响低轨航天器等重要装置和基础设施的性能.为了评估二次电子对系统电磁脉冲的影响,本文基于粒子云网格方法,建立了三维非稳态系统电磁脉冲模型,计算并比较了不同电流密度、金属材料等条件下,两种典型结构的电磁脉冲响应.结果表明,在计算模型中忽略二次电子发射会使部分位置的峰值电场强度被低估2—3倍,电场响应持续的时间也会被低估10%以上.在各类二次电子中,背散射电子对系统电磁脉冲的影响占主导,而真二次电子的作用约为背散射电子的1/5.二次电子发射对系统电磁脉冲的影响随着系统所用材料原子序数的增高而加大.空间电荷效应较强时,二次电子才会对腔体外系统电磁脉冲产生影响.本研究有助于更好地通过数值模拟来获得具体装置在强辐射环境下的系统电磁脉冲响应.

关键词：二次电子发射系统电磁脉冲光电子全电磁粒子模拟方法

低注量X射线中屏蔽电缆的系统电磁脉冲响应研究

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核电子学与探测技术 2005年第1期25卷 100-103页

作者：李宝忠周辉程引会林东升韩福斌吴伟钟玉芬西北核技术研究所

介绍了在低注量X光条件下进行电缆的系统电磁脉冲实验研究的方法。将DPF低注量脉冲X光响应实验与实验室电流注入方法相结合,对典型实用电缆的系统电磁脉冲响应情况进行了实验研究,结果表明该方法对于电缆的研究是切实可行的,克服了由于... 详细信息

介绍了在低注量X光条件下进行电缆的系统电磁脉冲实验研究的方法。将DPF低注量脉冲X光响应实验与实验室电流注入方法相结合,对典型实用电缆的系统电磁脉冲响应情况进行了实验研究,结果表明该方法对于电缆的研究是切实可行的,克服了由于缺乏高注量X光装置带来的困难。

关键词：系统电磁脉冲电缆脉冲X光三同轴注入系统

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腔体系统电磁脉冲模拟中的电子发射面

强激光与粒子束 2012年第12期24卷 2915-2919页

作者：马良程引会吴伟李进玺朱梦李宝忠赵墨郭景海西北核技术研究所西安710024

对电子发射面设置问题进行了研究,给出了底入射腔体系统电磁脉冲模拟中电子发射面的实现方法,分析了侧入射腔体系统电磁脉冲模拟中电子发射面的特点,并利用虚拟发射面的方法实现了侧入射腔体系统电磁脉冲模拟中电子发射面的设置。结果显... 详细信息

对电子发射面设置问题进行了研究,给出了底入射腔体系统电磁脉冲模拟中电子发射面的实现方法,分析了侧入射腔体系统电磁脉冲模拟中电子发射面的特点,并利用虚拟发射面的方法实现了侧入射腔体系统电磁脉冲模拟中电子发射面的设置。结果显示,利用该方法可以较简洁地实现腔体系统电磁脉冲模拟中平面和曲面电子发射面的设置,发射面电子发射参数和时序符合物理规律。

关键词：系统电磁脉冲腔体系统电磁脉冲电子发射面虚拟发射面

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线缆系统电磁脉冲效应测量系统研制和试验

强激光与粒子束 2014年第7期26卷 169-173页

作者：周开明王艳邓建红中国工程物理研究院电子工程研究所四川绵阳621999 中国工程物理研究院复杂电磁环境实验室四川绵阳621999

分析了实验室瞬态X射线产生的系统电磁脉冲(SGEMP)效应测试所面临的技术问题,提出了解决方法、措施以及实验室模拟瞬态X射线的SGEMP模拟试验方法。通过电子屏蔽、电磁屏蔽、光电隔离、信号对称提取等特殊技术处理,解决了SGEMP效应模拟... 详细信息

分析了实验室瞬态X射线产生的系统电磁脉冲(SGEMP)效应测试所面临的技术问题,提出了解决方法、措施以及实验室模拟瞬态X射线的SGEMP模拟试验方法。通过电子屏蔽、电磁屏蔽、光电隔离、信号对称提取等特殊技术处理,解决了SGEMP效应模拟试验方法和测量系统抗X射线、抗电磁辐射等技术问题,并在大型瞬态X射线模拟源上,测出了瞬态X射线辐照时金属腔内线缆的SGEMP效应波形及幅值。

关键词：瞬态X射线系统电磁脉冲辐射效应光纤传输电流测量系统

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光电子发射引起的柱腔内系统电磁脉冲的模拟

强激光与粒子束 2004年第8期16卷 1029-1032页

作者：程引会周辉李宝忠陈明吴伟乔登江西北核技术研究所陕西西安710024

　用时域有限差分法结合PIC粒子模拟方法,对光电子发射引起的圆柱腔内电磁脉冲现象进行了模拟,并对单能电子发射时电场的空间分布和系统电磁脉冲波形特征进行了分析。利用粒子抽样和间隔时间粒子注入的方法,得到了特定电子发射谱下的计... 详细信息

　用时域有限差分法结合PIC粒子模拟方法,对光电子发射引起的圆柱腔内电磁脉冲现象进行了模拟,并对单能电子发射时电场的空间分布和系统电磁脉冲波形特征进行了分析。利用粒子抽样和间隔时间粒子注入的方法,得到了特定电子发射谱下的计算结果,并与非抽样方法所得的结果进行了比较。计算结果显示,采用该方法后,噪声略有增加,但计算要求的条件大大降低,计算的粒子数有效地减少,适用于3维粒子模拟计算;计算结果还显示,发射电子能谱越高,注量越大,表面电场区与饱和电场区的长度越短。

关键词：粒子模拟时域有限差分法系统电磁脉冲