Dghhgh thytuj u6

  • 11 апр. 2013 г.
  • 2528 Слова
fwestgykp























Численное моделирование движения электронов в электрическом поле аксиально-симметричных электронно-оптических систем




Г.С. Воробьев***, проф.; А.Г. Понoмарев*; А.А. Дрозденко***, студ.;
И.В. Коплык**
* - Институт прикладной физики НАН Украины,
** - Военный институт ракетных войск и артиллерии СумГУ,*** - СумГУ



ВВЕДЕНИЕ


Выходные характеристики электровакуумных приборов СВЧ существенным образом зависят от свойств используемых электронных пучков (ЭП). При этом необходимы сведения об их точной пространственной конфигурации и микроструктуре, то есть о распределении плотности тока по поперечному сечению пучка, и о распределении продольной и поперечной компонент скорости влюбом поперечном сечении. Эта информация особенно важна при конструировании электронных приборов СВЧ с протяженными ЭП высоких энергий, к которым относятся, например, устройства типа ЛОВ, ЛБВ, генератор дифракционного излучения (ГДИ). При этом желательно иметь сведения о конфигурации и структуре пучка в отсутствие высокочастотных полей (статический) и при взаимодействии ЭП с электромагнитнымСВЧ-полем (динамический режим).
В настоящее время для получения информации о параметрах пучка существуют различные способы, которые могут быть сгруппированы по двум основным направлениям.
Опыт экспериментальных исследований ЭП [1] показывает, что эффективность применения различных методов измерений параметров пучков во многом зависит от их специфических особенностей. В частности, приисследовании ЭП с поперечными размерами порядка 0.1мм и удельными мощностями в десятки и сотни кВт/см2 становится проблематичным использование одного из основных методов – метода диафрагмы с малым входным отверстием [2]. Некоторые сведения о геометрических размерах и структуре таких пучков в поперечном сечении можно получить, наблюдая изображение следа пучка на различных экранах, помещенных на пути движения ЭП [3].Достаточно часто используется оптическое излучение из объема пучка, вызываемое взаимодействием электронов с молекулами остаточного газа [4].
В последние годы при исследовании тонких ЭП высокой удельной мощности используется переходное излучение оптического диапазона, возникающее при падении электронов на металлическую поверхность [5,6]. Данное явление легло в основу метода определения геометрическихразмеров, характера распределения и величины плотности тока в поперечном сечении ленточных и аксиально-симметричных ЭП [7-11].
Однако применение экспериментальных методов - достаточно дорогостоящий процесс, поэтому на стадии начального исследования конкретного ЭП целесообразным является численный анализ.
Численные методы решения уравнений движения электрона в заданных внешнихэлектрических и магнитных полях с учетом поля пространственного заряда и некоторых других факторов позволяют рассчитать траектории граничного и внутреннего электронов и определить границы ЭП для заданного режима работы пушки [12-15].
Основная цель исследований численными методами является в обеспечении автоматического построения алгоритмов на ЭВМ для решения конкретных задач. Широкое распространениенашли конечно-разностные методы для решения уравнения Пуассона в двухмерных и трехмерных областях с различными типами граничных условий, различные типы итерационных методов, комбинированные методы последовательности сеток и итераций по подобластям. При условии, что электроды имеют достаточно ровные поверхности, во многих случаях рекордно высокую точность потенциалов можно получить сведениемдифференциальной задачи к интегральным уравнениям теории потенциала [16]. Полученные результаты расчета структуры являются исходными для траекторного анализа электронов в электростатическом поле исследуемой электронно-оптической системы.
В целом же рассмотрение методов подтверждает очевидный факт, что не существует самого лучшего метода для решения всех задач. Для...
tracking img