內電磁脈衝

內電磁脈衝 - 核爆炸（或模擬設備）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。

基本介紹

• 中文名：內電磁脈衝
• 定義：在內部激勵的瞬發電磁輻射
• 主要問題：電磁場的產生和變化
• 方法：有自洽和非自洽兩種方法。

內電磁脈衝

正文

核爆炸(或模擬設備)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設備構成威脅，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和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。可用質點格線法、質點法、拉格朗日法和歐拉法求解方程組(3)，求得Ne和V後就得到初級電流

Jp=－eNeV

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

Js=E

Jp和Js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設備上進行。
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厘米，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：用禁止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，系統內部組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局部或全螢幕蔽。此外，合理布線，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。