专利汇可以提供一种监测回旋行波安全工作的方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种监测回旋 行波管 安全工作的方法,包括以下步骤:S1、构建基于复杂 等离子体 形成及演化的回旋行波管模型;S2、设置回旋行波管正常工作时的参数范围;S3、将 电子 束和外加 磁场 持续输入到回旋行波管模型中,并判断其工作参数是否在正常工作时的参数范围内,若是,则回旋行波管模型持续输出 微波 ,若否,则进入步骤S4;S4、将电子束和外加磁场暂时停止输入到回旋行波管模型中,直到其工作参数回到正常工作时的参数范围,使回旋行波管模型继续工作,并持续输出微波。本发明针对当前回旋行波管连续工作可靠性不佳的问题,建立了回旋行波管模型,对回旋行波管的连续工作可靠性做出了有效的改进指导。,下面是一种监测回旋行波安全工作的方法专利的具体信息内容。
1.一种监测回旋行波管安全工作的方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、构建基于复杂等离子体形成及演化的回旋行波管模型;
S2、设置回旋行波管正常工作时的参数范围;
S3、将电子束和外加磁场持续输入到回旋行波管模型中,并判断其工作参数是否在正常工作时的参数范围内,若是,则回旋行波管模型持续输出微波,直到输出微波达到设定的目标工作参数及时长后,监测结束;若否,则进入步骤S4;
S4、将电子束和外加磁场暂时停止输入到回旋行波管模型中,同时,对回旋行波管进行抽真空和降温处理,在不改变管壁材料的情况下,改善管内的环境,直到其工作参数回到正常工作时的参数范围,使回旋行波管模型继续工作,并持续输出微波;当输出微波达到设定的目标工作参数及时长后,监测结束;
所述步骤S1中,所述回旋行波管模型包括轨迹分析模块、碰撞分析模块、管内气压动态分析模块和电磁场分析模块;
所述轨迹分析模块用于定量给出碰撞前与碰撞后电荷轨迹与速度分布,为碰撞概率分析、气压动态分析与注波互作用提供电荷相空间分布情况,并评估杂散电子对器壁的轰击效应;所述轨迹分析模块与所述碰撞分析模块、气压动态分析模块及电磁场分析模块相耦合;
所述碰撞分析模块用于定量化的给出碰撞发生概率、碰撞位置、碰撞散射后电荷速度与轨迹变化和电离后的新加电荷分布;所述碰撞分析模块分别与所述轨迹分析模块及所述管内气压动态分析模块相耦合;
所述管内气压动态分析模块用于定量分析回旋行波管模型中电荷与残余气体碰撞几率;所述管内气压动态分析模块与所述轨迹分析模块相耦合;
所述电磁场分析模块用于分析碰撞电离后产生的新的空间电荷相空间分布对注波互作用的影响;所述电磁场分析模块与所述碰撞分析模块相耦合。
2.根据权利要求1所述的监测回旋行波管安全工作的方法,其特征在于,所述轨迹分析模块的分析过程具体为:
A1、根据发射的电子束、回旋行波管内的电磁场和当前每个电子和电荷的时间步长,并结合碰撞分析模块确定的新电荷的分布,确定每个宏电荷的相空间;
A2、根据该宏电荷在回旋行波管中所处的位置,确定其所受的电磁场力,并根据宏电荷运动方程,得出宏电荷下一个时间步长的速度;
A3、根据宏电荷运动方程,得出下一时间步长位置,并根据其运动轨迹确定杂散电子对回旋行波管器壁的轰击效应;
所述宏电荷运动方程为:
其中, 为带电粒子动量;
t为时间;
e为电荷量;
为电场强度;
为带电粒子运动速度;
为磁感应强度;
所述宏电荷轨迹方程为:
其中,为带电粒子的空间位置矢量。
3.根据权利要求2所述的监测回旋行波管安全工作的方法,其特征在于,所述碰撞分析模块的分析过程具体为:
B1、将每个宏电荷的时间步长作为每轮计算所用时间的增量;循环计算宏电荷随时间演进而变化的碰撞概率;
B2、根据轨迹分析模块得出的宏电荷运动速度和所处位置、管内气压动态分析模块得出的气体碰撞截面及气体空间密度,循环计算每个宏电荷随时间演进而变化的碰撞概率pi;
B3、对互作用空间中每个宏粒子生成0~1的随机数qi,并与碰撞概率pi进行比较,若qi>pi,则未发生碰撞,该宏粒子保持原运动状态;
若qi
式中,σ(E0)为气体碰撞截面;
vi为宏电荷运动速度;
Δt为宏电荷发生碰撞前运动的时间长度;
为气体空间密度。
4.根据权利要求3所述的监测回旋行波管安全工作的方法,其特征在于,所述管内气压动态分析模块的分析过程具体为:
C1、根据轨迹分析模块得出的宏电荷的轨迹分析结果,确定杂散电子轰击回旋行波管器壁形成的耗散功率分布;
C2、将耗散功率作为热源,确定回旋行波管的局部温升,并测量管壁温度;
C3、根据回旋行波管的局部温升,确定回旋行波管的材料出气率;
C4、根据材料出气率及理想气体状态方程,计算气体空间密度;
理想气体状态方程为:
式中, 为气体气压;
为气体空间密度;
K为玻尔兹曼常数;
T为回旋行波管内温度。
5.根据权利要求4所述的监测回旋行波管安全工作的方法,其特征在于,电磁场分析模块的分析过程具体为:
D1、根据轨迹分析模块和碰撞分析模块,确定电离作用后电子注的状态;
所述电子注的状态包括电子注的轨迹和速度分布;
D2、根据电子注的质量和数量变化确定其对注波互作用过程的影响程度;
D3、根据电子注的轨迹与速度分布,结合注波互作用方程,得出碰撞效应对注波互作用的影响。
6.根据权利要求5所述的监测回旋行波管安全工作的方法,其特征在于,所述步骤S2回旋行波管正常工作时的参数范围包括:
气体空间密度:大于5Pa;
管壁温度:小于400摄氏度;
管壁单位面积上的耗散功率:小于1KW/cm2。
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