Фізика інтенсивних електронних пучків у високочастотних приладах О-типу

Abstract

Дисертація присвячена розробленню комплексних методик дослідження фізики формування інтенсивних електронних пучків у НВЧ-приладах О-типу. Проведений аналіз і вибір методів досліджень: метод зарядової щільності і ме- тод Еверхарта – для проведення теоретичних досліджень (чисельних розрахунків), метод перехідного випромінювання – для експериментального дослідження мікроструктури електронних пучків. Розроблена математична модель аксіально-симетричної електронно-оптичної системи і визначені оптимальні структури електричних полів для різних прискорюючих потенціалів. Проведений траєкторний аналіз руху електро- нів, у ході якого встановлений ступінь впливу просторового заряду на розмір і положення кросовера пучка залежно від прискорюючої напруги, проаналізовані процеси струмоосадження на електродах двох різних конструкцій гармат. Побудовані чисельні алгоритми для аналізу фізичних полів і траєкторій руху електронів у тривимірних фокусуючих системах. Проведені розрахунок і аналіз структури електричного і магнітного полів діодної системи. У ході траєкторного аналізу і обчислення мікроструктури стрічкового електронного пучка визначена топологія його формування у внутрішньому просторі діодної гармати та показана визначальна роль анодної щілини у процесі формування стрічкового пучка. Запропонована загальна методика експериментального дослідження мік- роструктури інтенсивних електронних пучків за перехідним випромінюванням. Розроблена програма для чисельного аналізу зображення сліду світіння електронного пучка, і шляхом порівняльного аналізу розподілів щільності струму у поперечних перетинах аксіально-симетричного пучка показана кореляція результатів чисельного моделювання і експерименту. // Русск. версия: Диссертация посвящена разработке комплексных (теоретических и экспериментальных) методик исследования физики формирования интенсивных эле- ктронных пучков в СВЧ-приборах О-типа. Проанализированы основные подходы формирования электронных пучков и составлена схема классификации методов экспериментальных и теоретических исследований параметров электронных пучков. Проведены анализ и выбор методов исследований: метод зарядовой плотности (интегральный метод) – для вычисления физических полей, метод Эверхарта – для решения траекторных уравнений, метод переходного излучения – для экспериментального исследования микроструктуры электронных пучков. Разработана математическая модель аксиально-симметричной электрон- но-оптической системы, применяемой в СВЧ-приборах типа ЛБВ, и определе- ны оптимальные структуры электрических полей для различных ускоряющих напряжений. Проведен траекторный анализ движения электронов, в ходе кото- рого установлена степень влияния пространственного заряда на размер и поло- жение кроссовера пучка в зависимости от ускоряющего напряжения, проанализированы процессы токооседания на электродах пушек двух различных конструкций электронно-оптических систем. Построены численные алгоритмы для анализа физических полей и траекторий движения электронов в трехмерных фокусирующих системах. На кон- кретной геометрии диодной электронно-оптической системы, находящейся в аксиальном магнитном поле, показана работоспособность предложенных алгоритмов. Проведены расчет и анализ структуры электрического поля диодной системы и вычисление аксиального магнитного поля на основании методики определения аксиальных электростатических полей. Показана удовлетвори- тельная корреляция расчетных и экспериментальных результатов определения индукции магнитного поля. В ходе траекторного анализа и вычисления микро- структуры ленточного электронного пучка определена топология его формирования во внутреннем пространстве диодной пушки, показана определяющая роль анодной щели на процессы формирования ленточного пучка. Предложена общая методика экспериментального исследования микроструктуры интенсивных электронных пучков по переходному излучению, возникающему при падении электронов на металлическую мишень. Описаны структурные схемы регистрации переходного излучения и конструкции реализованных экспериментальных электровакуумных установок. Разработана программа для численного анализа изображения следа свечения электронного пучка, и путем сравнительного анализа распределений плотностей тока в поперечных сечениях аксиально-симметричного пучка показана корреляция результатов численного моделирования и эксперимента. При цитировании документа, используйте ссылку http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/627