[發明專利]一種監測回旋行波安全工作的方法

有效

• 申請號: 201811074611.5
• 申請日: 2018-09-14
• 公開（公告）號: CN109270374B
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發明（設計）人: 蒲友雷;李孚嘉;鄢然;羅勇
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;H05H1/00
• 代理公司: 51229 成都正華專利代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 陳選中

1.一種監測回旋行波管安全工作的方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、構建基于復雜等離子體形成及演化的回旋行波管模型；

S2、設置回旋行波管正常工作時的參數范圍；

S3、將電子束和外加磁場持續輸入到回旋行波管模型中，并判斷其工作參數是否在正常工作時的參數范圍內，若是，則回旋行波管模型持續輸出微波，直到輸出微波達到設定的目標工作參數及時長后，監測結束；若否，則進入步驟S4；

S4、將電子束和外加磁場暫時停止輸入到回旋行波管模型中，同時，對回旋行波管進行抽真空和降溫處理，在不改變管壁材料的情況下，改善管內的環境，直到其工作參數回到正常工作時的參數范圍，使回旋行波管模型繼續工作，并持續輸出微波；當輸出微波達到設定的目標工作參數及時長后，監測結束；

所述步驟S1中，所述回旋行波管模型包括軌跡分析模塊、碰撞分析模塊、管內氣壓動態分析模塊和電磁場分析模塊；

所述軌跡分析模塊用于定量給出碰撞前與碰撞后電荷軌跡與速度分布，為碰撞概率分析、氣壓動態分析與注波互作用提供電荷相空間分布情況，并評估雜散電子對器壁的轟擊效應；所述軌跡分析模塊與所述碰撞分析模塊、氣壓動態分析模塊及電磁場分析模塊相耦合；

所述碰撞分析模塊用于定量化的給出碰撞發生概率、碰撞位置、碰撞散射后電荷速度與軌跡變化和電離后的新加電荷分布；所述碰撞分析模塊分別與所述軌跡分析模塊及所述管內氣壓動態分析模塊相耦合；

所述管內氣壓動態分析模塊用于定量分析回旋行波管模型中電荷與殘余氣體碰撞幾率；所述管內氣壓動態分析模塊與所述軌跡分析模塊相耦合；

所述電磁場分析模塊用于分析碰撞電離后產生的新的空間電荷相空間分布對注波互作用的影響；所述電磁場分析模塊與所述碰撞分析模塊相耦合。

2.根據權利要求1所述的監測回旋行波管安全工作的方法，其特征在于，所述軌跡分析模塊的分析過程具體為：

A1、根據發射的電子束、回旋行波管內的電磁場和當前每個電子和電荷的時間步長，并結合碰撞分析模塊確定的新電荷的分布，確定每個宏電荷的相空間；

A2、根據該宏電荷在回旋行波管中所處的位置，確定其所受的電磁場力，并根據宏電荷運動方程，得出宏電荷下一個時間步長的速度；

A3、根據宏電荷運動方程，得出下一時間步長位置，并根據其運動軌跡確定雜散電子對回旋行波管器壁的轟擊效應；

所述宏電荷運動方程為：

其中，為帶電粒子動量；

t為時間；

e為電荷量；

為電場強度；

為帶電粒子運動速度；

為磁感應強度；

所述宏電荷軌跡方程為：

其中，為帶電粒子的空間位置矢量。

3.根據權利要求2所述的監測回旋行波管安全工作的方法，其特征在于，所述碰撞分析模塊的分析過程具體為：

B1、將每個宏電荷的時間步長作為每輪計算所用時間的增量；循環計算宏電荷隨時間演進而變化的碰撞概率；

B2、根據軌跡分析模塊得出的宏電荷運動速度和所處位置、管內氣壓動態分析模塊得出的氣體碰撞截面及氣體空間密度，循環計算每個宏電荷隨時間演進而變化的碰撞概率p_i；

B3、對互作用空間中每個宏粒子生成0～1的隨機數q_i，并與碰撞概率p_i進行比較，

若q_i>p_i，則未發生碰撞，該宏粒子保持原運動狀態；

若q_i<p_i，則發生碰撞，進行碰撞電離分析和碰撞散射分析；

所述每個宏電荷的碰撞概率p_i為：

式中，σ(E₀)為氣體碰撞截面；

v_i為宏電荷運動速度；

Δt為宏電荷發生碰撞前運動的時間長度；

為氣體空間密度。