磁隔离传输线中的非局域、磁性电磁效应
等离子体物理
2025-07-01 v2
摘要
我们确定磁隔离传输线 (MITL) 中因场应力发射电子的未绝缘空间电荷限制 (SCL) 电流所致的电流损耗关键性降低的物理机制。足够短的脉冲长度引入强烈的时间依赖性，使得仅凭稳态结果将不足以完整理解电流损耗。这种时间依赖性物理可描述为空间电荷限制电流的非局域、磁性电磁响应。随着脉冲长度增加或等效地MITL长度缩短，这些时间依赖效应会减弱，电流损耗趋于由已知的Child-Langmuir 定律在外部（真空）场中预测的损耗值。我们提出了一个简洁的二维 (1D) 模型，概括了这种物理机制的本质。我们发现该1D模型与两种MITL几何（笛卡尔平行板和轴对称直径绞线）的 2D 粒子-in-cell (PIC) 仿真结果高度吻合。基于该1D模型，我们探讨了MITL损耗随相关参数（例如峰值电流、脉冲长度、几何尺寸等）的各种扩展依赖性。我们提出了一种改进的磁绝缘 Hull 曲线物理模型，可能有助于提高常见电路元件代码（如BERTHA）的电流损耗预测。最后，我们描述了如何在该1D模型中计算电子冲击引起的温度升。
引用
@article{arxiv.2408.12053,
title = {Non-local, diamagnetic electromagnetic effects in magnetically insulated transmission lines},
author = {E. G. Evstatiev and M. H. Hess and N. D. Hamlin and B. T. Hutsel},
journal= {arXiv preprint arXiv:2408.12053},
year = {2025}
}