Численное моделирование кинетики электронов в импульсных электрических разрядах в газах высокого давления и в форвакуумной области давлений остаточной среды

Целью проекта является разработка численных моделей, описывающих кинетику электронов на стадии пробоя разрядного промежутка высокого давления ~1 атм, а также процесс формирования сильноточных электронных пучков в вакуумных диодах со взрывоэмиссионными плазменными катодами в форвакуумном диапазоне давлений остаточных газов. В проекте будут использоваться методы численного моделирования: метод расчета парных столкновений Монте-Карло (MCC) и метод расчета траекторий электронов и полей «частица в ячейке» (PIC). В рамках проекта предполагается: 1) создание одномерных и двумерных численных моделей кинетики электронов при различных давлениях газовой среды на основе PIC-MCC подходов; 2) моделирование субнаносекундного пробоя промежутков высокого давления с участием убегающих электронов; 3) моделирование эмиссии и кинетики электронов во взрывоэмиссионных диодах при давлении ~1…10 Па с учетом формирующихся в промежутке объемных зарядов. Интерес к теоретическим исследованиям кинетики электронов в импульсных разрядах высокого давления обусловлен влиянием предварительной ионизации газа, осуществляемой убегающими электронами на стадии пробоя межэлектродного промежутка, на динамику разрядных процессов. Исследование электронных источников со взрывоэмисионными катодами в условиях технического вакуума является актуальной задачей, так как такие источники позволяют осуществлять обработку и модификацию поверхностных слоев различных (в том числе не электропроводящих) материалов.