安全火花试验电极热场致发射模型和 温度效应的数值模拟研究

摘要：

研究安全火花试验装置的镉盘试验电极温度分布和热场致电子发射特性为研究感性电路分断放电特性和揭示其电弧放电机理奠定理论基础.根据量子理论,热场致电子发射电流密度主要取决于阴极表面温度和外加电场等因素.因此基于椭圆积分法,推导出阴极电子穿透率的数学表达式,得出热场致电子发射电流密度与温度及外加电场之间的关系表达式;综合考虑试验电极的微观表面形貌、发射电流密度、焦耳热和热传导效应,数值计算阴极微凸起的表面温度变化规律.实例模拟仿真结果表明:当镉盘阴极表面温度在熔点和沸点范围内时,热场致电子发射电流密度随外电场和阴极表面温度的增大而非线性增加;在不同外加电场下,阴极微凸起温度随放电时间呈非线性增长,且增长率越来越大;阴极微凸起顶端温度在极短时间(ns级)内上升到熔点,从而引起其顶端局部发生微爆炸电子发射.这为进一步研究感性电路分断放电的微观机理和本安非爆炸性评价奠定了理论基础.

关键词：电感分断放电、阴极电子发射、椭圆积分、热场致电子发射、温度效应

所属期刊栏目：34

分类号：O462;TD68(真空电子学（电子物理学）)

资助基金：国家自然科学基金青年项目51604217;国家自然科学基金面上项目517771677

在线出版日期：2019-11-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：4179-4187