空間粒子束技術(shù)應(yīng)用概論（精裝）

第 1章緒論 001
1．1粒子束技術(shù) 002
1．1．1加速器的基本構(gòu)成 003
1．1．2加速器的發(fā)展現(xiàn)狀 003
1．1．3加速器的應(yīng)用 005
1．2粒子束技術(shù)的軍事應(yīng)用 008
1．2．1粒子束武器發(fā)展現(xiàn)狀 008
1．2．2粒子束武器系統(tǒng)組成 011
1．2．3粒子束武器核心技術(shù) 012
1．3粒子束技術(shù)空間應(yīng)用的局限性 015
1．3．1毀傷機(jī)理 015
1．3．2粒子束系統(tǒng) 016
1．3．3傳輸問(wèn)題 016
1．4粒子束技術(shù)空間應(yīng)用可能性分析 018
1．4．1航天器技術(shù)構(gòu)成發(fā)生顯著變化 018
1．4．2重離子型粒子束技術(shù)空間應(yīng)用可行性分析 019
1．4．3電子型粒子束技術(shù)空間應(yīng)用可行性分析 019
1．5小結(jié) 020
參考文獻(xiàn) 021
2．1硬毀傷的概念與內(nèi)涵 025
3．7．2微放電效應(yīng)建立的條件 089
3．7．3微放電效應(yīng)對(duì)航天器載荷的影響 091
3．7．4能量電子引起的增強(qiáng)微放電效應(yīng) 092
3．8小結(jié) 096
參考文獻(xiàn) 098
第 2章空間電子型粒子束技術(shù) 023
2．1．1 硬毀傷所需能量 026
2．1．2 能量的時(shí)空分布對(duì)閾值的影響 028
2．1．3 “通用 ”硬毀傷標(biāo)準(zhǔn) 030
2．2 硬毀傷型空間電子束定向能裝置參數(shù)設(shè)置 033
2．3 硬毀傷型空間電子束技術(shù)應(yīng)用局限性 036
2．4 功能損傷的概念與內(nèi)涵 039
2．5 小結(jié) 043
參考文獻(xiàn) 044
第 3章 高能電子束與目標(biāo)的相互作用 046
3．1 電子與材料原子的微觀作用 049
3．1．1 電子的電離能損 050
3．1．2 電子的輻射能損 050
3．2 電子束與物質(zhì)的相互作用 052
3．2．1 入射電子產(chǎn)生的信息 053
3．2．2 電子與固體作用產(chǎn)生的發(fā)射電子譜 054
3．2．3 電子吸收和射程 055
3．3 能量電子對(duì)介質(zhì)材料的充放電現(xiàn)象 057
3．3．1 充放電機(jī)理 057
3．3．2 充放電建立條件 058
3．3．3 自然空間環(huán)境的充放電特點(diǎn) 060
3．3．4 充放電效應(yīng)對(duì)航天器的影響 063
3．4 能量電子對(duì)半導(dǎo)體材料和器件的影響 066
3．4．1 電子對(duì)半導(dǎo)體材料和器件的作用機(jī)理 066
3．4．2 電子對(duì)半導(dǎo)體材料的影響實(shí)例 067
3．4．3 電子對(duì) NPN晶體管的輻照損傷實(shí)例 069
3．5 能量電子引起單粒子效應(yīng) 073
3．6 能量電子對(duì)太陽(yáng)能帆板的影響 077
3．6．1 太陽(yáng)能電池簡(jiǎn)介 077
3．6．2 太陽(yáng)能電池工作的基本原理 078
3．6．3 能量電子作用空間太陽(yáng)能電池的失效原理 079
3．6．4 高能電子輻照對(duì)太陽(yáng)能電池的影響實(shí)例 080
3．7 能量電子對(duì)微波部件的影響 088
3．7．1 能量電子對(duì)微波器件的影響機(jī)制 088
第 4章空間環(huán)境 102
4．1空間環(huán)境基礎(chǔ) 103
4．1．1引力場(chǎng)與微重力 103
4．1．2真空 104
4．1．3電離層 104
4．1．4地球磁場(chǎng)與磁層 106
4．1．5地球電場(chǎng) 108
4．2空間輻射環(huán)境 109
4．2．1帶電粒子輻射 109
4．2．2太陽(yáng)電磁輻射 114
4．2．3人工輻射 114
4．3空間等離子體環(huán)境 116
4．3．1等離子體的基本特性 116
4．3．2等離子體環(huán)境 118
4．4空間環(huán)境對(duì)航天器的影響 119
4．4．1高能帶電粒子環(huán)境的影響 120
4．4．2空間等離子體環(huán)境的影響 122
4．5空間磁場(chǎng)分類及特點(diǎn) 124
4．6空間磁場(chǎng)建模 128
4．6．1地球磁場(chǎng)建模 128
4．6．2磁層磁場(chǎng)模型 132
4．6．3磁場(chǎng)建模討論 134
4．7小結(jié) 136
參考文獻(xiàn) 137
第 5章粒子束空間傳輸 141
5．1帶電粒子束傳輸物理基礎(chǔ) 142
5．1．1單粒子動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) 142
5．1．2束流特征參數(shù) 144
5．1．3真空束流傳輸理論 145
5．1．4虛陰極及限制電流 146
5．2基于等離子體的空間傳輸理論 148
5．2．1空間傳輸損耗 148
5．2．2基于等離子體背景的束流擴(kuò)散 150
5．2．3電流中和效應(yīng) 150
5．2．4空間電荷效應(yīng) 151
5．2．5空間傳輸兩大難點(diǎn) 151
5．2．6空間傳輸其他重要問(wèn)題 154
5．3電子束空間傳輸解析方法 157
5．3．1基于電荷中和的束流傳輸線性束理論 157
5．3．2單粒子運(yùn)動(dòng)方程 157
5．4 PIC模擬方法 159
5．4．1方法流程與物理基礎(chǔ) 160
5．4．2離散網(wǎng)格與離散時(shí)間模型 161
5．4．3電磁場(chǎng)算法 162
5．4．4宏粒子模型 163
5．4．5粒子運(yùn)動(dòng)方程 164
5．4．6粒子與場(chǎng)互作用算法 165
5．4．7方法應(yīng)用討論 169
5．5小結(jié) 170參考文獻(xiàn) 171
第 6章空間電子束系統(tǒng) 173
6．1空間電子束系統(tǒng)組成 174
6．1．1電子束加速系統(tǒng) 175
6．1．2空間大功率微波源技術(shù) 175
6．1．3空間碎片目標(biāo)跟蹤、瞄準(zhǔn)與束流控制系統(tǒng) 176
6．2空間電子束系統(tǒng)應(yīng)用需考慮的其他問(wèn)題 178
6．2．1熱控系統(tǒng) 178
6．2．2電子產(chǎn)生與平臺(tái)維持中性一體化技術(shù) 178
6．3小結(jié) 180
參考文獻(xiàn) 181
第 7章電子束加速技術(shù) 183
7．1加速器技術(shù)概述 184
7．1．1加速器類型討論 184
7．1．2系統(tǒng)方案組成 185
7．2行波電子直線加速器的基本原理 189
7．2．1行波電子直線加速器的加速原理 189
7．2．2行波電子直線加速器的主要參數(shù) 190
7．2．3盤(pán)荷波導(dǎo)電磁場(chǎng)理論及計(jì)算 194
7．3行波電子直線加速器物理設(shè)計(jì) 203
7．3．1基本參數(shù)設(shè)計(jì) 203
7．3．2耦合器 206
7．3．3聚束段與加速腔 213
7．3．4不同相位電子聚束與加速分析 214
7．3．5物理參數(shù)與幾何公差的關(guān)系 217
7．4行波電子直線加速器聚焦系統(tǒng)設(shè)計(jì) 219
7．4．1螺線管線圈 219
7．4．2永磁體 221
7．5束流集體不穩(wěn)定性 222
7．6空間加速器技術(shù)探討 224
7．7小結(jié) 226
參考文獻(xiàn) 227
第 8章空間大功率微波源技術(shù) 229
8．1大功率微波源在空間電子束系統(tǒng)中的地位與作用 230
8．2空間大功率微波源的系統(tǒng)組成 232
8．3初級(jí)能源系統(tǒng) 234
8．3．1電源供給系統(tǒng) 234
8．3．2儲(chǔ)能系統(tǒng) 236
8．3．3空間大功率微波源系統(tǒng)初級(jí)源方案簡(jiǎn)析 241
8．4脈沖調(diào)制技術(shù) 244
8．4．1脈沖調(diào)制器的分類 244
8．4．2線型脈沖調(diào)制器 245
8．4．3剛管調(diào)制器 247
8．4．4全固態(tài)剛管調(diào)制器 248
8．4．5空間大功率微波源系統(tǒng)脈沖調(diào)制器方案簡(jiǎn)析 252
8．5微波管 253
8．5．1微波管的類型 253
8．5．2微波管的發(fā)展 256
8．5．3空間大功率微波源系統(tǒng)微波管應(yīng)用簡(jiǎn)析 259
8．6空間大功率微波源輔助系統(tǒng) 260
8．6．1控制系統(tǒng) 260
8．6．2熱控系統(tǒng) 261
8．7空間 Ku波段 MW級(jí)微波源設(shè)計(jì)案例 263
8．7．1參數(shù)及工作要求 263
8．7．2系統(tǒng)設(shè)計(jì) 263
8．7．3系統(tǒng)指標(biāo) 269
8．8小結(jié) 271
參考文獻(xiàn) 272
第 9章天基系統(tǒng)的熱控技術(shù) 274
9．1航天器空間熱環(huán)境及熱交換 275
9．1．1航天器空間熱環(huán)境 276
9．1．2航天器的熱交換 276
9．2航天器常用熱控技術(shù) 280
9．2．1被動(dòng)熱控技術(shù) 280
9．2．2主動(dòng)熱控技術(shù) 285
9．3天基粒子束裝置溫控系統(tǒng)研究現(xiàn)狀 288
9．4天基電子束系統(tǒng)對(duì)熱控系統(tǒng)的要求 291
9．5大功率微波管的熱控方法 293
9．6空間高能電子加速器熱控方法 295
9．7小結(jié) 297
參考文獻(xiàn) 298
第 10章空間電子束系統(tǒng)電子補(bǔ)給技術(shù) 300
10．1天基電子束系統(tǒng)的中性化概念 301
10．2天基系統(tǒng)中性化常用方法 302
10．2．1天基電中性化方法概述 302
10．2．2等離子體或離子發(fā)射基本原理 304
10．2．3等離子體產(chǎn)生方法 304
10．3空間電子束系統(tǒng)電子補(bǔ)給需求 307
10．4不同軌道高度空間電子補(bǔ)給能力 309
10．4．1空間帶電模型 309
10．4．2空間帶電物體中和模型 310
10．5帶電航天器補(bǔ)給電子能力 313
10．5．1帶正電物體中和模型 313
10．5．2帶負(fù)電物體中和模型 314
10．5．3空間電子補(bǔ)給能力討論 315
10．6小結(jié) 317
參考文獻(xiàn) 318
第 11章利用電子束系統(tǒng)進(jìn)行空間碎片清除 320
11．1空間碎片概況 321
11．1．1空間碎片 321
11．1．2空間碎片危害 324
11．1．3空間碎片研究范疇及方法 326
11．2常用空間碎片清除方法 327
11．2．1增阻離軌清除技術(shù) 328
11．2．2非接觸推移離軌清除技術(shù) 330
11．2．3抓捕推移離軌清除技術(shù) 333
11．3利用電子束系統(tǒng)進(jìn)行碎片驅(qū)離原理 337
11．3．1空間碎片的降軌模式及原理 337
11．3．2電子束清除軌道碎片的方法 340
11．4小結(jié) 345
參考文獻(xiàn) 346
第 12章空間碎片捕獲、跟蹤、瞄準(zhǔn)技術(shù) 350
12．1電子束系統(tǒng)清除空間碎片的工作流程 351
12．2 ATP系統(tǒng) 353
12．2．1系統(tǒng)組成及功能 353
12．2．2 ATP系統(tǒng)模型 356
12．2．3空間ATP系統(tǒng)應(yīng)用簡(jiǎn)析 360
12．3電子束空間波束控制 365
12．3．1靜電偏轉(zhuǎn)控制系統(tǒng) 365
12．3．2磁偏轉(zhuǎn)控制系統(tǒng) 367
12．4電子束空間傳輸對(duì)空間碎片瞄準(zhǔn)的影響 369
12．5小結(jié) 371
參考文獻(xiàn) 372
第 13章粒子束空間防護(hù)技術(shù) 374
13．1空間粒子防護(hù)的基本手段 376
13．1．1充放電防護(hù)技術(shù) 376
13．1．2電離輻射防護(hù) 381
13．2現(xiàn)有航天器防護(hù)存在的問(wèn)題 386
13．2．1靜電防護(hù)存在的問(wèn)題 387
13．2．2電離輻照防護(hù)存在的問(wèn)題 387
13．3防護(hù)技術(shù)的發(fā)展 390
13．3．1熱傳遞速率的問(wèn)題 390
13．3．2屏蔽防護(hù)的厚度問(wèn)題 393
13．3．3介質(zhì)電導(dǎo)率的問(wèn)題 394
13．3．4電子束誘發(fā)的航天器靜電放電問(wèn)題 395
13．4小結(jié) 396
參考文獻(xiàn) 397
第 14章高能電子束其他空間應(yīng)用 399
14．1空間 X射線雷達(dá)技術(shù) 400
14．1．1基本原理 400
14．1．2研究現(xiàn)狀 401
14．1．3存在的問(wèn)題 406
14．1．4發(fā)展趨勢(shì) 406
14．2空間 X射線通信 407
14．2．1基本原理 407
14．2．2研究現(xiàn)狀 407
14．2．3存在的問(wèn)題 411
14．2．4發(fā)展趨勢(shì) 411
14．3小型化自由激光太赫茲源 413
14．3．1 基本原理 413
14．3．2 研究現(xiàn)狀 414
14．3．3 存在的問(wèn)題 415
14．3．4 發(fā)展趨勢(shì) 415
14．4 小結(jié) 417
參考文獻(xiàn) 418
索引 420