电磁脉冲
- 2025-11-26 00:48:48
電磁脈衝模擬器。
电磁脉冲的最长持續时间通常只有一秒钟。任何没有受到保护的电器和连接到电線的东西，如電力系統、電子設備、微晶片等都会受到电磁脉冲的影响而導致無法修復的損壞，而且電磁脈衝會造成大氣層電荷密度的劇烈改變，使超高頻以下的各種波段產生干擾，使通訊暫時阻斷。使用真空管（电子管）的舊式设备則不容易受到电磁脉冲的攻击，但也僅僅限於真空管本身，比如真空管收音機裡的硒整流器等亦是容易受到摧毀的固態元件；冷战时期苏联和美国的飞行器有很多航空电子设备仍使用真空管。也有一些网站探討相關的方法來防止家中或企業中的電器被電磁脈衝波所攻擊。
此效應最早是由空投的核爆被發現的。而在廣島和長崎投擲原子彈的飛機未受到因電磁脈衝影響而造成電子系統的損傷，是因為當核爆炸的高度在10公里以下時，因γ射線從空氣粒子中噴出的電子迅速被其周圍的空氣粒子阻擋而停止，所以這些電子不會被地球磁場影響（在高空的核武器試爆中，地球磁場造成的偏轉會讓電磁脈衝變得可見）。事實證明低空核爆只會造成有限的電磁效應。
如果當時運載小男孩原子彈和胖子原子彈的B-29，在炸彈於廣島、長崎上空爆炸時飛行在強烈的核輻射區域之內，那麼他們將會遭受（輻形）電磁脈衝作用導致的光致電荷分離（英语：Photoinduced charge separation）（Photoinduced charge separation）。但這只有在他們待在核爆的暴風半徑內，並且是個爆炸高度低於10公里的核爆時才會發生。
在1962年的核彈測試期間，負責攝影的KC-135飛機遭受到電磁脈衝的影響，來自300公里外的41萬噸級 Bluegill Triple Prime 和41萬噸王魚（Kingfish）核彈引爆（兩者的引爆高度分別是48和95公里）[2]。但是該架飛機的重要電子儀器不如今日的複雜，因此它得以順利返回基地。
一般而言電磁脈衝對生物體沒有任何影響，但在電磁脈衝發生時靠近電力及電器設備等足以大量聚集電磁脈衝波物品的生物體可能因瞬間的超高電壓而灼傷、休克甚至死亡。
电磁脉冲是一种突發的、宽带电磁辐射的高强度脉冲。所在电磁频段取决于EMP源。核武器高空爆炸产生一种强電磁脈衝。由于爆炸持续相当长一段时间，所以它含有强的低频分量（<100MHz）。常规EMP装置是用炸药驱动的高功率微波技术来制造的，它产生一个次强、超短（纳秒）脉冲，主要微波频段为100MHz－100GHz。EMP作用范围取决于源的强度，正像电磁冲击波从源发出以连续递减强度的方式传播一样。
伽玛辐射通过裂变弹或聚变弹与大气的相互作用来产生。通过它撞击大气中的电子建立一个正、负电荷的大区域。这些电荷的运动产生電磁脈衝。脉冲进入该区间所有未屏蔽的电路，造成从电路故障、存贮数据丢失、直到过热与熔化的破坏。
用小型脉冲功率源（吉瓦量级）、电能变换器和高功率微波元件（例如，虚阴极振荡器）加以配套来产生军用電磁脈衝。常规電磁脈衝装置的优点是触发时间极短、输出能量集中在较高的微波频率上（>100MHz）。因为现代电子设备主要工作于这些微波频段，所以常规電磁脈衝关闭电子设备极为有效、潜力很大。爆炸泵激的電磁脈衝装置（例如虚阴极振荡器）还有另一个优点：可将其设计成使它们的电磁脉冲聚束在一个特定的方向。甚至，常规装置产生的聚束電磁脈衝效应有一个致命半径，量级约为几百米到几千米，取决于功率源的强度和大气吸收，特别是当频率大于20GHz时。
美国空军菲利普实验室已制造出小型等离子螺旋管（toroids）。它有约10千焦耳的能量。等离子螺旋管对准固态靶，在靶表面上迅速感应加热，产生极大的机械与热冲击以及X光脉冲。这个X光脉冲也能用来产生電磁脈衝。尽管理论上预测螺旋管产生的高能等离子会因大气而迅速耗散，但是，可能有一种好方法将高能等离子送到近区靶，不包括空气中的长路径。
