Исследование поглощения импульсного микроволнового излучения гиротрона в смеси порошков AL/AL2O3

Проведено исследование поглощения микроволнового излучения гиротрона на микрочастицах алюминия с учётом нанооксидной плёнки Al₂O₃. Экспериментально продемонстрирован характер нагрева металлических микрочастиц (линейный размер от 1 до 400 мкм) в порошковых засыпках Al/Al₂O₃ при массовой концентрации металла 10 %. Рассмотрено увеличение напряжённости поля электромагнитной волны при дифракции на двухслойной структуре из кварцевой пластины и тонкого слоя Al₂O₃. Приведён расчёт мощности поглощённого и отражённого микроволнового излучения гиротрона с частотой 75 ГГц с помощью решения Ми для шара и приближения эффективной среды для нахождения оптических свойств частиц алюминия в диэлектрической оболочке. Показано, что при мощности микроволнового импульса более 400 кВт наблюдается локальный нагрев алюминия в области максимума напряжённости электрического поля (7,5 кВ/см) до температуры плавления за времена, не превышающие длительности импульса гиротрона (менее 8 мс).

На английском языке

Study of the absorption of the pulsed microwave radiation of a gyrotron in an AL/AL2O3 powder mixture

Zakletskii Z.A., Andreev S.E. and Sokolov A.S.

We study the absorption of microwave gyrotron radiation by aluminium microparticles taking into account the Al₂O₃ nano-oxide film. The heating characteristic of metal microparticles (linear size from 1 to 400 μm for a metal mass concentration of 10% has been experimentally explored. The increase in the field strength of electromagnetic waves upon diffraction on a double-layer structure consisting of a quartz plate and a thin layer of Al₂O₃ is considered. The calculation of the absorbed and reflected power of microwave radiation from a gyrotron at a frequency of 75 GHz using the Mie solution for a sphere and the effective medium approximation to calculate the optical properties of aluminium particles in a dielectric shell is presented. It is shown that for a microwave pulse power of more than 400 kW, local heating of aluminium in the region of the maximum electric field strength (7.5 kV/cm) to the melting temperature is observed within times not exceeding the gyrotron pulse duration (less than 8 ms).

DOI: https://doi.org/10.52452/00213462_2023_66_07_664

Пример ссылки для цитирования:

Заклецкий З.А., Андреев С.Е., Соколов А.С. Исследование поглощения импульсного микроволнового излучения гиротрона в смеси порошков AL/AL2O3 // Изв. вузов. Радиофизика. 2023. Т. 66, № 7-8. C. 664–673.