强电磁场真空击穿中的电子束轰击初步研究

当前，抑制强电磁场真空击穿的方法主要是结构改进和工艺处理，对于提高材料耐电子轰击性能来抑制击穿的研究相对较少。文章主要结合Monte-Carlo方法和Bethe能量损失规律，研究了兆电子伏级能量的电子垂直入射金属靶材的能量损失规律。研究表明，材料原子序数和原子密度越小，电子在材料中的有效射程越长，单位体积内沉积的平均能量越低，从而越有利于材料耐受电子束轰击。在此基础上，通过试验比较了铜、不锈钢和钛三种材料耐电子束轰击的性能，在相同的电子束能量下，铜由于密度最高而最容易受到电子束轰击破坏，密度最低的钛材料具有最好的耐电子束轰击性能。进一步的高功率微波（HighPowerMicrowave）试验证实，相对于不锈钢材料，在2.8GW输出微波功率水平下，使用耐电子轰击性能更优的钛材料能够将输出微波脉宽由18ns增加到27ns，由强电磁场真空击穿引起的脉冲缩短明显得到有效抑制。