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TM<sub>01</sub>模式激励下圆波导中的二次电子倍增效应分析

DOI：10.1109/TED.2019.2941594 期刊：IEEE Transactions on Electron Devices 出版年份：2019 更新时间：2025-09-12 10:27:22
摘要： 一系列精细的数值模拟被用于研究TM01模圆波导中多级放电击穿的特性。通过构建蒙特卡洛模型追踪电子运动轨迹、分析多级放电场景并预测击穿阈值。理论与数值分析表明：频率与间隙的乘积（f·D）既影响高频振荡力的强度也改变其空间分布——这种由射频场非均匀性导致的特性会显著改变电子运动轨迹和多级放电趋势。f·D值降低会使高频振荡力幅值显著增强，同时最大强度区域逐渐向半径二分之一处（R/2）移动。低f·D值对应较高高频振荡势能，能维持近程电子运动并引发单边多级放电；而高f·D值对应较低高频振荡势能，促使远程电子运动并激发双边多级放电。通过对易损性图谱进行拟合，获得分隔单边、双边及混合区域的分界线及修正阈值(f·D)th≈338.4GHz·mm。初始电子能量在高f·D值与低射频功率条件下会影响其运动轨迹，该效应在混合区域往往主导多级放电行为。
作者： Xue Zhang，Chao Chang，Benito Gimeno
AI智能分析
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研究概述 实验方案

研究目的

研究圆波导中TM01模传播时二次电子倍增击穿的特性，重点分析频率与间隙乘积(f·D)对振荡力的影响及其对电子轨迹和倍增趋势的作用。

研究成果

研究表明，频率与间隙的乘积（f·D）通过影响有质动力和电子轨迹，显著作用于圆波导中的二次电子倍增效应。研究确定了修正后的f·D阈值(f·D)th≈338.4 GHz·mm，该阈值将易感图谱划分为单边区、双边区和混合区。研究发现初始电子能量在高f·D和低射频功率条件下会影响电子轨迹，从而主导混合区的二次电子倍增行为。

研究不足

该研究在模拟中忽略了空间电荷效应和表面静电场Edc。分析仅限于圆形波导中的TM01模式，未考虑其他模式或波导几何结构的影响。

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