瞬态电离辐射激励强电磁脉冲

　　本书讲述了电离辐射的概念以及与物质作用的种类，核爆炸的电离辐射激励电磁脉冲环境的物理机理、分类以及空间分布规律，以激光惯性约束装置为例讲述地面大科学装置中的电离辐射激励强电磁脉冲环境的物理机理与分类，数值模拟方法、瞬态强电磁脉冲环境准确测量的手段与方法，最后介绍了电离辐射总剂量与强电磁脉冲协和效应的研究方法以及强电磁脉冲国际标准概况。

　　孟萃，博士，清华大学工程物理系长聘副教授，博士生导师，HPEM Fellow。研究领域为电离辐射环境下的强电磁脉冲机理、效应与评估技术。现在是IECSC77C 工作组成员，“中国信息与电子工程科技发展战略研究中心”特聘专家、中国兵工学会复杂物理场专业委员会委员、中国电磁兼容标准化技术委员会大功率暂态现象标准委员会委员。

第1章绪论
1.1引言
1.2核爆炸产生的电磁脉冲
1.3辐射模拟装置产生的电磁脉冲
1.4强电磁脉冲国际标准
参考文献
第2章电离辐射的种类及其与物质的相互作用
2.1基本概念和术语
2.1.1原子的结构
2.1.2电离辐射的能量
2.2电离辐射的种类
2.2.1常见电离辐射的种类及属性
2.2.2常见的瞬态电离辐射来源
2.3带电粒子与物质的相互作用
2.3.1带电粒子与物质的相互作用概述
2.3.2重带电粒子与物质的相互作用
2.3.3快电子与物质的相互作用
2.4光子与物质的相互作用
2.4.1作用截面
2.4.2光电效应
2.4.3康普顿效应
2.4.4电子对效应
2.4.5三种效应的比较
2.4.6γ射线窄束的衰减规律
2.5中子与物质的相互作用
2.5.1中子的分类
2.5.2宏观截面和平均自由程
2.5.3弹性散射
2.5.4非弹性散射
2.5.5中子与空气的相互作用
参考文献
第3章时域有限差分算法
3.1研究背景与现状
3.2时域有限差分方程
3.2.1直角坐标系差分公式
3.2.2收敛性和稳定性分析
3.2.3柱坐标系差分公式
3.3吸收边界条件
3.3.1Mur吸收边界
3.3.2完全匹配层吸收边界
3.4时偏FDTD算法
参考文献
 
 
第4章PIC粒子模拟算法
4.1研究背景与现状
4.2粒子推动方程
4.3电磁场与粒子的耦合
4.4电流密度的数学表达
参考文献
第5章高空核爆炸激励电磁脉冲的物理机理与规律
5.1核爆电磁脉冲物理机理
5.1.1核爆炸γ辐射源
5.1.2γ射线与物质相互作用的衰减规律
5.1.3康普顿效应
5.2高空核爆炸向地面产生的电磁脉冲
5.2.1早期HEMPE1的数值模拟
5.2.2结论
5.3高空核爆炸向卫星轨道产生的色散电磁脉冲
5.3.1爆心附近核电磁脉冲环境
5.3.2爆高的影响
5.3.3爆炸当量的影响
5.3.4电离层对电磁脉冲信号的影响
5.3.5高频电磁波通过电离层的衰减
5.3.6卫星轨道电场峰值
参考文献
第6章腔体系统电磁脉冲的物理机理与规律
6.1研究背景与现状
6.2腔体内SGEMP仿真模型
6.2.1二维仿真模型
6.2.2三维仿真模型
6.3二维模型的仿真结果及规律
6.3.1典型的时域波形
6.3.2X射线能注量的影响
6.3.3X射线脉冲宽度的影响
6.3.4X射线能量的影响
6.4三维模型的仿真结果及规律
6.4.1典型的时域波形
6.4.2腔体内SGEMP的空间分布
6.4.3腔体内SGEMP的频率特性
6.5腔体外部SGEMP的仿真结果及规律
6.5.1研究现状
6.5.2三维仿真结果及规律
参考文献
第7章线缆系统电磁脉冲的物理机理与规律
7.1研究背景与现状
7.2线缆系统电磁脉冲的物理机理
7.3时域有限差分法的仿真结果与规律
7.3.1时域有限差分方程
7.3.2仿真结果与规律
7.4传输线 有限元方法仿真结果及规律
7.4.1简化模型
7.4.2有限元法
7.4.3仿真结果与规律
参考文献
第8章源区电磁脉冲的物理机理与规律
8.1研究背景与现状
8.2地面核爆炸SREMP理论分析
8.2.1早期波过程
8.2.2饱和扩散过程
8.2.3后期准静态过程
8.3靶室房间SREMP数值模拟
8.3.1靶室房间SREMP仿真模型
8.3.2靶室房间SREMP仿真结果及规律
参考文献
第9章激光惯性约束装置的强电磁脉冲
9.1激光惯性约束装置强电磁脉冲的分类
9.2靶室内电磁脉冲
9.2.1激光打靶中的电磁脉冲现象
9.2.2超热电子产生电磁脉冲的主要机制
9.2.3超热电子激励电磁脉冲模拟
9.3能库电磁脉冲的实验研究
参考文献
第10章瞬态强电磁脉冲测量
10.1DDot传感器
10.1.1DDot电场传感器原理
10.1.2等效电荷法用于DDot探头形状设计
10.1.3DDot传感器尺寸设计
10.2Efield传感器
10.2.1Efield电场传感器原理
10.2.2传感器信号接收电路
10.2.3电光调制电路
10.2.4光接收机
10.3BDot磁场传感器
10.3.1SSL磁场传感器
10.3.2MSL磁场传感器
10.3.3CML磁场传感器
10.4MGL磁场传感器
10.4.1差模MGL传感器
10.4.2共模MGL传感器
10.5瞬态强电磁脉冲测量系统的组成
10.6信号反演算法
10.6.1微分传感器的软硬件信号处理方式
10.6.2基于MAP的信号处理算法
10.6.3基于MAP算法的实验验证
10.6.4不同波形的适应性验证
参考文献
第11章瞬态强电磁脉冲传感器校准
11.1基本校准方法
11.2标准电磁场产生装置
11.2.1TEM小室
11.2.2GTEM小室
11.2.3镜面单锥TEM小室
11.3频域校准方法
11.4时域联合校准方法
11.4.1幅度灵敏度校准
11.4.2上升时间校准
参考文献
第12章电离辐射及强电磁脉冲协和效应
12.1电离辐射总剂量效应
12.1.1SiO2介质材料辐射损伤机理
12.1.2SiSiO2界面电荷 
12.1.3MOS器件电参数变化
12.2强电磁脉冲效应
12.2.1电路各结构的强电磁脉冲效应
12.2.2典型的半导体器件的电磁脉冲损伤机理
12.3电离辐射总剂量与强电磁脉冲协和效应
12.3.1协和效应测试方法
12.3.2器件级研究现状
12.3.3ADC芯片的实验结果
12.4概率阈值分析
参考文献
第13章国际标准概况
13.1IEC SC77C发布的HPEM相关标准
13.2其他国际组织发布的HPEM相关标准
13.2.1ITUT发布的电信中心的HPEM防护建议
13.2.2IEEE制定的公共可访问计算机的HPEM防护标准
13.2.3CIGRE制定的高压变电站电子设备的HPEM防护建议
13.3欧盟发布的HPEM相关文件
13.4各国发布的HPEM相关标准
13.4.1美国军用HEMP标准
13.4.2中国的HPEM相关标准
13.4.3其他各国发布的HPEM相关标准
参考文献