基于Geant4的介质深层充电电场计算

摘要

基于Geant4模拟了电子在Teflon介质中的电荷输运过程，获得了其内部的电流密度、剂量率和电荷沉积量沿深度的分布曲线，进而利用电荷连续性方程、泊松方程和深层俘获方程求解出Teflon中高能量、小束流电子辐照下的电场分布。将介质平板充电过程简化为屏蔽铝板与分层介质组成的Geant4模型，电子源为1.0MeV、0.1pA/cm2的平面源。通过记录通过各层介质的电子电量和各层介质内沉积能量和电子数目，用统计平均方法的方法获得了介质内电流密度，剂量率和电荷沉积量沿深度的分布规律。介质内电场计算采用RIC模型，计算了介质不同表面接地条件下的电场分布。结果表明，相同条件下背面接地将获得比正面接地更高的电荷密度、电场和电势，更容易发生内放电现象。由于采用了与空间内放电一致的临界条件，计算所得电场也与材料发生放电的阈值(107V/m)接近，获得的电场与实际相符。