强激光与粒子束

作者：赵海龙, 董烨, 周海京, 王刚华, 王强,

关键词：脉冲功率装置, 汇流区, PIC模拟, NEPTUNE3D,

大型脉冲功率装置真空汇流区的电子输运过程对于电流汇聚有重要的影响，在高性能计算集群的帮助下，使用NEPTUNE3D软件开展三维全电磁PIC模拟进行了研究，模拟区域（34 cm×34 cm×18 cm）包括双层柱-孔盘旋（DPHC）结构和部分内、外磁绝缘传输线等关键位置。计算结果清晰地展示了零磁位区分布和电子输运轨迹，电子主要由外磁绝缘传输线阴极表面发射，在洛伦兹力作用下向中心漂移并损失在零磁位区处；对电子能量沉积的统计结果表明，受电子流轰击最严重的位置在DPHC结构下层阳极柱表面，来自大型脉冲功率装置的实验结果证实了上述结论。根据计算结果，最大电流损失率（437 kA，27%）发生在电流传输的早期时刻（～15 ns），而电流峰值时刻损失率则仅有0.48%，此时磁绝缘已完全生效，表明DPHC结构在峰值电流的汇聚与传输上有很高的效率。

来源：2020年第7期

《强激光与粒子束》期刊编辑部

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