7.1　概述

基于二次电子倍增的微放电的基本物理过程可描述如下：在均匀单音电磁信号的驱动下，真空中自由、无序的电子获得一定加速并与边界（一般采用平行平板作为等效模型）发生碰撞，若满足一定电磁场相位的电子能够在每次与边界碰撞时持续发射二次电子，且二次电子出射时间与电磁场奇数次半周期反向的时间同步，将导致二次电子随时间谐振倍增，发生微放电效应。此时，将微放电阈值判据定义为导致平均SEY为1的电磁场输入功率。根据经典理论，欧空局及其下属研究机构提出了作为微放电工业设计和分析标准的敏感曲线。

对于介质微放电，由于早期的应用场景主要为高功率磁控管、高功率微波窗等领域，其基本的等效物理模型为射频电场平行于介质表面，电子在电磁场与积累电荷场的作用下反复与同一介质表面发生碰撞，最终导致微放电。对于本书所研究的大功率铁氧体环行器，本章主要讨论射频电场与磁性介质表面垂直条件下的介质微放电演变机理，其基本等效物理模型与单边介质微放电有所不同。

基于介质加载平行平板等效物理模型，近年来的最新研究在考虑空间电荷效应的基础上，探讨了微放电演变机理[1-2]、微放电发生时对平行平板电性能和功率的影响[3-4]等。随着计算电磁学的发展，针对磁性介质情况，研究了理想情况下平行平板金属之间填充磁性介质时的微放电随时间演变过程[5]，从理论层面探讨了不同铁氧体厚度下微放电阈值的变化情况。

以上研究具有两个特点：其一在于理论模型的理想化，并不能准确表征实际模式复杂电磁场分布下微放电电子随时间的演变规律；其二在于并未经过实验验证，目前关于磁性微波部件中介质双边微放电的研究均以理论和仿真研究为主，尚未有公开的、系统的铁氧体介质微放电实验验证相关报道。

本章以铁氧体环行器为研究对象，通过对磁性器件的构型选型设计，研究在同时存在金属和铁氧体介质的情况下，空间中自由电子在射频电磁场、积累电荷场和外加静磁场偏置的混合电磁场共同作用下，在具有不同二次电子发射状态的介质/金属材料表面上随时间运动与沉积的情况；探讨不同模式的微放电演变机理、表面电荷积累情况和微放电阈值功率，并进行实验研究。