渾濁度

[拼音]:neidianci maichong

[英文]:internal electromagnetic pulse

核爆炸(或模擬裝置)釋放出來的γ射線具有很強的穿透性,當它們穿透各種車、船、飛行體、建築物等系統外壁時,在其內部激勵的瞬發電磁輻射稱為內電磁脈衝。內電磁脈衝可對系統內部的電子裝置構成威脅,破壞某些元件、器件,或對其正常工作造成干擾。

內電磁脈衝研究的主要問題是:

(1)由於γ或X射線與物質相互作用產生的初級電子及其形成的初級電流;

(2)初級電子與物質相互作用產生的次級電子,以及這些電子在電場作用下形成的次級電流;

(3)電磁場的產生和變化;

(4)抗內電磁脈衝加固原理和措施。

能量為E

=0.1~1兆電子伏的γ光子與物質的相互作用,主要是通過康普頓散射現象產生康普頓電子。在距離爆心R公里處,單位時間、單位面積上通過的光子數F

可用下式表達:

式中Y為爆炸當量(萬噸TNT當量);η為以瞬發γ形式釋放能量的百分數;λ為當地γ光子的能量吸收自由程;G(t)為彈體釋放能量的時間歸一化函式。

在γ光子進入系統外壁內部前的最後一個電子射程內產生的康普頓電子,可以進入系統內部。這些電子連同在系統內部介質中產生的康普頓電子一起,在系統內部形成瞬時初級電流,激勵電磁場。

描述初級電流源有自洽和非自洽兩種方法。

(1)非自洽方法:不考慮產生場對初級電子運動的影響。它適用於初級電子能量高、電磁場強度不很高的情況。此時,初級電流密度

式中e是電子電荷量;re是康普頓電子在系統內部物質中的射程;λm是γ光子在腔體物質中的吸收自由程;墹L為腔體厚度。

(2)自洽方法:考慮產生場對初級電子運動的影響,必須解電子運動滿足的方程組

式中Ne、

V

P

分別表示初級電子數的密度、速度和動量。

F

是洛倫茲力與電子在介質中運動所受的阻滯力之和。可用質點網格法、質點法、拉格朗日法和尤拉法求解方程組(3),求得Ne和

V

後就得到初級電流

J

p=-eNe

V

初級電子在運動中與系統內部的空氣或其他介質相互作用,形成次級電子,使它們有一定的電導率,在電場作用下形成次級電流。次級電流與初級電流方向相反。因此,它減弱產生場。

電導率

是次級電子密度和負離子密度的函式,求解它們滿足的速率方程組後,可得到

。因此,次級電流密度

J

s=

E

J

p和

J

s就是麥克斯韋方程組的源項。在適當的定解條件下,用數值計算方法可以解出電場和磁場隨時間和空間的變化規律。

內電磁脈衝的實驗研究,可以在核試驗條件下和在模擬裝置上進行。

強流脈衝電子束加速器能提供劑量率1010倫琴/秒以上的γ光子源。在這種條件下,垂直照射長1米、直徑1米的鋁製圓筒端面時,在圓筒內部產生的平均電流密度為幾十至幾百毫安每平方釐米,磁感應強度為零點幾高斯,軸向和徑向電場強度可達幾千至幾萬伏每米。

抗內電磁脈衝加固有以下一些措施可供採用。

(1)減少內電磁脈衝環境:用遮蔽的辦法減少到達系統內部的光子數;在系統的內部表面塗低原子序數材料層,系統內部元件儘可能選用低原子序數材料,以減少電子發射;系統內部的多餘空間,可用低原子序數材料填充;儘量減小系統內部尺寸。

(2)減小電磁耦合系統:對系統內部電路儘量採用光纜、加固電纜,對易受干擾的電路採用區域性或全遮蔽。此外,合理佈線,低阻抗接地等措施能降低耦合係數。

(3)採用抗干擾能力強的電路以及把電磁能量分路。