等离子体鞘层加速模拟质子辐照连续谱数值仿真研究

摘要

质子辐照是导致空间飞行器热控涂层性能衰退的重要原因.目前地面多采用单一能量的粒子替代空间能量连续分布的粒子来开展质子辐照模拟试验.文章提出了在一个脉冲宽度内获得连续能量质子谱的方法,即脉冲偏压等离子体鞘层加速方法.文章利用细胞粒子(particle-in-cell,PIC)模型对在3种脉冲偏压三角波作用下等离子体鞘层加速质子以获得连续能量质子谱的动力学过程进行了数值仿真研究,分析了3种脉冲三角波形对鞘层扩展、离子加速及能量分布的影响.结果表明,电势空间分布和离子运动状态紧密联系,鞘层内离子密度变化受到脉冲波形和离子热扩散运动的综合影响,通过调整脉冲偏压三角波形,能够获得不同的能量-剂量分布,从而为下一步工作打下基础.