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3D Particle-in-Cell/Monte Carlo Simulations for the breakdown process in an air-filled microwave waveguide

王虹宇  姜巍  
【摘要】:正Three-dimensional and electromagnetic Particle-in-Cell / Monte Carlo(PIC/MC) simulations are performed to investigate the breakdown process in an air-filled microwave waveguide with the VORPAL of Tech-X Corporation.The waveguide, filled with 200Pa atmosphere,has rectangular cross-section of 1cm~2,and the length is 2cm.The 10GHz microwave transmits to the waveguide from one end in TE_(10) mode, with the electric field magnitude of IMV/m,.The whole breakdown processes about 12ns are traced.The wave reflection and waveguide cut-off,due to the generation of the plasma in the breakdown,has been observed.Electron energy distribution(EED) and ionizing rate of oxygen and nitrogen are calculated in the avalanche and breakdown stage,respectively.The results show that the EEDs are nearly Maxwellian with a high energy cut-off at most times in the avalanche stage,and becomes bi-Maxwellian in the breakdown stage.The ionization rate of the oxygen is slightly higher than that of the nitrogen.Before the breakdown,the electromagnetic field is nearly undisturbed and little energy of the field dissipates in the avalanche stage.

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