张含天 周前红 周海京 孙强 宋萌萌 董烨 杨薇 姚建生

(北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100094)

系统电磁脉冲难以有效屏蔽, 会显著影响低轨航天器等重要装置和基础设施的性能.为了评估二次电子对系统电磁脉冲的影响, 本文基于粒子云网格方法, 建立了三维非稳态系统电磁脉冲模型, 计算并比较了不同电流密度、金属材料等条件下, 两种典型结构的电磁脉冲响应.结果表明, 在计算模型中忽略二次电子发射会使部分位置的峰值电场强度被低估2-3倍, 电场响应持续的时间也会被低估10%以上.在各类二次电子中, 背散射电子对系统电磁脉冲的影响占主导, 而真二次电子的作用约为背散射电子的1/5.二次电子发射对系统电磁脉冲的影响随着系统所用材料原子序数的增高而加大.空间电荷效应较强时, 二次电子才会对腔体外系统电磁脉冲产生影响.本研究有助于更好地通过数值模拟来获得具体装置在强辐射环境下的系统电磁脉冲响应.

1 引 言

系统电磁脉冲(system generated electromagnetic pulse, SGEMP)是指在γ射线和X射线(特别是由高空核爆炸释放)的辐照下, 系统(卫星、导弹以及各种电子仪器)表面或内部产生高速运动的电子流, 进而在系统周围激励起的瞬态电磁脉冲[1].SGEMP不同于环境电磁脉冲, 后者是高能射线与大气相互作用所激励出来的大范围恶劣电磁环境.一般情况下, 这两类电磁脉冲不会对人员造成直接伤害, 主要毁伤作用在于干扰、损伤电子或电力……