X波段高功率微波对介质窗材料的破坏现象

摘要

在X波段微波源(频率9.4 GHz,功率1 GW)下,对4种典型介质窗材料(聚四氟乙烯、有机玻璃、低密度聚乙烯及高密度聚乙烯)在真空中进行了微波放电击穿实验,同时考虑了材料的不同表面处理工艺(表面刻槽和抛光)对其击穿特性的影响,对微波击穿后样品的表面形貌进行了宏观和微观分析,实验观测到;介质表面出现了沿微波电场方向的明显树枝状破坏现象,且材料表面处理工艺对其击穿破坏程度有显著影响,认为树枝状破坏通道与施加的微波场有着密切的关系.通过观察透明有机玻璃内部的树枝状破坏,发现树枝既沿介质表面生长,同时也向介质内部发展.提出了微波作用下介质窗击穿破坏的物理模型,认为微波电场导致树枝状破坏沿电场方向发展,而微波磁场导致树枝状向介质内部发展,并进一步给出了树枝状破坏起始和发展的可能原因.