Моделирование предпробойных явлений в микровыступе на катоде в СВЧ полях с учетом движения расплава

Abstract

Разработана самосогласованная двумерная осесимметричная модель, описывающая нагрев микровыступа и динамику формы его вершины после плавления в СВЧ поле. Модель включает в себя расчет напряженности электрического поля и эмиссионных характеристик на “эмиссионной” полуволне СВЧ волны методом “частицы в ячейке” (PIC) с учетом объемного заряда эмитированных электронов, и с момента плавления вершинной части микровыступа описывает движение жидкой фазы под действием сил со стороны электрического поля и сил поверхностного натяжения. Проведено моделирование разогрева микровыступа до критической температуры и изменения формы его вершинной части с начальным коэффициентом усиления напряженности электрического поля bm ~ 86 в СВЧ волне с модулем напряженности 250 МВ/м и частотой 10 ГГц. Показано, что время развития тепловой неустойчивости при вытягивании и заострении микровыступа в расплавленном состоянии существенно ниже, чем в случае неизменной формы микровыступа. При этом эмиссионный источник выделения тепла (эффект Ноттингема) всегда остается греющим, а максимальная температура достигается на поверхности вершины микровыступа.