Разработан двумерный в координатном пространстве и трехмерный в пространстве скоростей численный код, основанный на методе частиц в ячейке, для моделирования мультипакторного разряда на диэлектрике, помещенном в плоскопараллельный волновод, с учетом вторичной электронной эмиссии с поверхности диэлектрика и стенок волновода, конечной температуры вторичных электронов, пространственного заряда электронов, а также упругого и неупругого отражения электронов от диэлектрика и стенок волновода. Код позволяет моделировать различные стадии мультипакторного разряда, начиная с возникновения электронной лавины и заканчивая стадией насыщения. Показано, что из-за утечки электронов на стенки волновода порог развития одностороннего мультипактора на диэлектрике, помещенном в зауженный волновод с абсорбирующими стенками, увеличивается по сравнению с порогом в случае неограниченного диэлектрика. Обнаружено, что, в зависимости от напряженности СВЧ-поля и вторично-эмиссионных характеристик стенок волновода, могут реализоваться два режима мультипакторного разряда. В первом режиме, который реализуется при относительно низких напряженностях СВЧ-поля, мультипакторный разряд развивается только на диэлектрике, поверхность которого заряжается положительно относительно стенок волновода. Во втором режиме, который реализуется при достаточно высоких напряженностях СВЧ-поля, происходит одновременное возбуждение одностороннего мультипактора на поверхности диэлектрика и двустороннего мультипактора между стенками волновода. В этом случае поверхность диэлектрика и пространство между стенками волновода приобретают отрицательный потенциал. Показано, что учет отражения электронов от поверхности диэлектрика и стенок волновода приводит к появлению высокоэнергетических хвостов функции распределения электронов.
An original 2D3V (two-dimensional in coordinate space and three-dimensional in velocity space) particle-in-cell code has been developed for simulation of a multipactor discharge on a dielectric placed in a parallel-plate waveguide with allowance for secondary electron emission from the dielectric surface and waveguide walls, finite temperature of secondary electrons, electron space charge, and elastic and inelastic reflections of electrons from the dielectric and waveguide walls. The code allows one to simulate all stages of multipactor development, from the beginning of the electron avalanche up to saturation. It is shown that the threshold for the development of a singlesided multipactor on a dielectric placed in a low-profile waveguide with absorbing walls increases as compared to that in the case of an unbounded dielectric due to escape of electrons onto the waveguide walls. It is found that, depending on the amplitude of the microwave field and secondary emission characteristics of the waveguide walls, the discharge can operate in two modes. In the first mode, which takes place at relatively low microwave intensities, a single-sided multipactor develops on the dielectric, the surface of which acquires a positive potential with respect to the waveguide walls. In the second mode, which takes place at sufficiently high microwave intensities, a singlesided multipactor on the dielectric surface and a double-sided multipactor between the waveguide walls develop simultaneously. In this case, the dielectric and the interwall space acquire a negative potential. It is shown that taking into account electron reflections from the dielectric surface and waveguide walls results in the appearance of high-energy tails in the electron distribution function.
Предпросмотр статьи
Идентификаторы и классификаторы
- SCI
- Физика
- eLIBRARY ID
- 22490184
