一种多粒子多碰撞微放电阈值蒙特卡罗计算方法与流程

技术特征：
1.一种多粒子多碰撞微放电阈值蒙特卡罗计算方法，其特征在于，包括如下步骤：s1，按照初始电子能量、角度、相位所符合的概率分布，随机生成n个初始电子，n个初始电子状态为：位置r
i
、能量e
i
、角度(θ
i
,ф
i
)，相位t
i
；s2，按照输入频率f和输入功率w，计算微波部件内部的电磁场；s3，更新电子进入电磁场的状态，电子状态为：位置r
in
、能量e
in
、角度(θ
in
,ф
in
)，相位t
in
，对于初始电子两者状态相同；s4，计算时间步长δt内的电子运动轨迹；s5，判断时间步长δt内的电子所处位置是否到达部件边界，如果没有到达，重复s4～s5；反之，则记录到达边界处电子碰撞的状态：位置r
p
、能量e
p
、角度(θ
p
,ф
p
)，相位t
p
；s6，采用碰撞时刻的电子能量e
p
和角度(θ
p
,ф
p
)，根据微波部件表面材料特性，计算出二次电子发射系数(δ
ts
、δ
e
、δ
r
)、二次电子电子的各能谱分布(f
1,e
、f
1,r
、f
n,ts
)及产生n个电子的概率p
n
，并计算出射电子的能量e
si
、角度(θ
si
,ф
si
)；i＝0,1,
…
,n；s7，判断是否达到设定的截止条件，如果达到，则判断是否发生微放电，并结束；如果没有达到，则返回s3。2.根据权利要求1所述的一种多粒子多碰撞微放电阈值蒙特卡罗计算方法，其特征在于：所述产生n个电子的概率为其中，分别为不产生本征二次电子的概率，产生1个本征二次电子的概率，产生n个本征二次电子的概率。3.根据权利要求1所述的一种多粒子多碰撞微放电阈值蒙特卡罗计算方法，其特征在于，所述计算出射电子的能量e
s
的方法包括如下步骤：产生0～1内的随机数rand1，比较rand1与产生n个电子的概率p
n
，判断出实际产生的电子个数n；若n＝0，不产生二次电子；若n＝1，根据x(1)＝f
1,e
f
1,r
f
1,ts
的概率分布计算出射电子的能量e
s1
，其中，f
1,e
为产生1个弹性散射电子的能谱，f
1,r
为产生1个反射电子的能谱，f
1,ts
为产生1个本征二次电子的能谱；若n≥2，根据x(n)＝f
n,ts
的概率分布计算出射电子的能量e
s1
、e
s2
…
e
sn
；其中，f
n,ts
为产生n个本征二次电子的能谱。4.根据权利要求1所述的一种多粒子多碰撞微放电阈值蒙特卡罗计算方法，其特征在于，第i个出射电子的出射角度(θ
si
,ф
si
)按照如下步骤计算：sinθ
si
为[
‑
1,1]之间抽样的随机数，ф
si
为[0,2π]之间抽样的随机数。5.根据权利要求1所述的一种多粒子多碰撞微放电阈值蒙特卡罗计算方法，其特征在于：所述截止条件为达到最大循环次数，或计算时间，或电子数目，或人为设定的其他条件。6.根据权利要求1所述的一种多粒子多碰撞微放电阈值蒙特卡罗计算方法，其特征在于，所述判断是否发生微放电的方法包括如下步骤：
若以循环次数collsion_num作为判断微放电阈值方法，则计算δ
equl
＝(δ1 δ2
…
δ
collsion_num
)/collsion_num；其中，δ1、δ2、
…
、δ
collsion_num
分别为第i次碰撞的二次电子发射系数平均值；如果δ
equl
>1，则该计算条件下发生微放电；如果δ
equl
<1，则该计算条件下不发生微放电；如果δ
equl
＝1，该电压为微放电阈值电压；若以随时间演化的电子数目变化趋势作为判断微放电阈值方法，则电子数目随时间而减少，则该计算条件下不发生微放电；如电子数目随时间而增多，则该计算条件下发生微放电；如果电子数目随时间不变，则该电压为微放电阈值。7.根据权利要求6所述的一种多粒子多碰撞微放电阈值蒙特卡罗计算方法，其特征在于：所述二次电子发射系数δ＝δ
ts
δ
e
δ
r
，δ
ts
为本征二次电子的发射系数，δ
e
为弹性散射电子的发射系数，δ
r
为反射电子的发射系数。8.根据权利要求1所述的一种多粒子多碰撞微放电阈值蒙特卡罗计算方法，其特征在于：电子在电磁场中的运动轨迹求解方法为：直角坐标系中，电子的轨迹由决定；圆柱坐标系中，电子的轨迹由决定；其中，(x，y，z)为直角坐标系中电子在电磁场中的x、y、z向的位置，为圆柱坐标系中电子在电磁场中的径向、角向、轴向的位置，在电子所处位置上加一点代表了该方向的速度，加两点代表了该方向的加速度，e、b分别为该方向的电场和磁场，q为电子的单位电量，m为电子质量。9.根据权利要求1所述的一种多粒子多碰撞微放电阈值蒙特卡罗计算方法，其特征在于，电子碰撞到边界后，更新电子进入电磁场的状态为：电子位置r
in
更新为电子碰撞的位置、能量e
in
更新为步骤6中出射电子的能量、角度(θ
in
,ф
in
)更新为步骤6中出射电子的角度，相位t
in
更新为电子碰撞到边界的时刻。10.一种计算机可读存储介质，所述的计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征
在于，所述的计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1～权利要求9任一所述方法的步骤。

技术总结
一种多粒子多碰撞微放电阈值蒙特卡罗计算方法，属于空间微波技术领域。本发明提出了一种高效准确的计算星载微波部件微放电阈值的蒙特卡罗方法，该方法对多个初始电子的出射能量、角度及相位进行随机化处理，按照碰撞电子产生的实际二次电子个数及对应能量参与碰撞时刻后的微放电过程，该多粒子


技术研发人员：张娜 王瑞 崔万照 胡天存
受保护的技术使用者：西安空间无线电技术研究所
技术研发日：2021.08.20
技术公布日：2021/12/14