Фізика інтенсивних електронних пучків у високочастотних приладах О-типу

Drozdenko A.A. Physics of intensive electron beams in the high-frequency O-type devices. – Manuscript. Thesis for a Doctor of Philosophy degree (PhD) of physics and mathematics sciences of 01.04.01 speciality – physics of devices, elements and systems. – Sumy State University, Sumy, 2009. The thesis is devoted to the development of theoretical and experimental research of physics of forming of intensive electron beams in O-type microwave devices. The analysis and choice of methods of researches has been conducted: method of charge closeness and method of Everhart – for theoretical researches (numeral computation), method of transient radiation – for experimental research of electron beam microstructure. The mathematical model of axially symmetrical electron-optical system has been developed and the optimum structures of the electric fields for different accelerating potentials have been defined. The trajectory analysis of electron movements has been carried out, during which the degree of influence of spatial charge on the size and position of beam crossover depending on accelerating potential has been determined, the settling electrons on the electrodes of two different cannon constructions have been analyzed. Numerical algorithms for the analysis of the physical fields and path of motion of electrons in the three-dimensional focusing systems have been made. The calculation and analysis of structure of the electric and magnetic fields of the diode system have been conducted. During the trajectory analysis and calculation of microstructure of ribbon electron beam the topology of its forming in the internal space of diode gun has been defined. The important influence of anodal slit on the processes of forming of ribbon-type beam has been shown. The general method of experimental research of microstructure of the intensive electron beams according to the transient radiation has been suggested. The program for the numerical analysis of image of the electron beam luminescence has been developed and, by the comparative analysis of current density distributing in cross sections of the axially symmetrical beam, correlation of results of numeral calculation and experiment research has been shown. Keywords: electron beam, physical fields, electron-optical system, magnetic focusing system, transient radiation, beam microstructure.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/123456789/62

Физика интенсивных электронных пучков в высокочастотных приборах О-типа

В настоящее время интенсивные электронные пучки (ЭП) стали эффективным инструментом как в промышленных технологических установках для размерной и термической обработки различных материалов, так и при контроле их физико-химических свойств. Пучки нашли широкое использование в диагностической и ускорительной аппаратуре. Кроме того, интенсивные протяженные ЭП являются главным рабочим элементом многочисленных и разнообразных по типам вакуумных приборов СВЧ, в которых они выполняют задачу преобразования энергии внешних источников питания в энергию высокочастотных колебаний. Все требования к таким приборам связаны с обеспечением наибольшей эффективности процесса преобразования, т.е. получения необходимого уровня колебательной мощности, максимальных значений КПД и коэффициента усиления. При цитировании документа, используйте ссылку http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/1587

Моделирование транспортировки ионного пучка в системе магнитных квадрупольных линз

Данная работа описывает результаты численного моделирования пучка ионов, который фокусируется квадруплетом магнитных линз, составляющих ионно-оптический транспортирующий тракт При цитировании документа, используйте ссылку http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/2762

Моделирование процессов формирования ионных пучков в зондах с распределенными системами магнитных квадрупольных линз

Разработана математическая модель, позволяющая учитывать угловое отклонение в магнитных квадрупольных линзах от нормального положения при проводке пучка через зондоформирующую систему. Проведено моделирование матричным методом влияния отклонения каждой линзы на параметры зонда на мишени в распределенных системах магнитных квадрупольных линз для двух наиболее распространенных конфигураций зондоформирующих систем – триплет и «русский квадруплет». При цитировании документа, используйте ссылку http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/2962

Методика численного моделирования систем формирования и транспортировки потоков заряженных частиц

Данная работа посвящена описанию методики численного моделирования потоков заряженных частиц в трехмерных системах их формирования и транспортировки, сравнению с существующими методами и анализу результатов моделирования

Ціноутворення

Сучасний розвиток ринкових відносин характеризується конкурентним суперництвом між суб'єктами господарювання, що визначає необхідність постійного підвищення рівня конкурентоспроможності продукції. Конкурентоспроможність є порівняльною характеристикою, що свідчить про ефективність використання ресурсів порівняно з підприємствами-конкурентами. Вона визначає відмінності продукції як за якістю, технічними характеристиками, так і за ціною. У зв'язку з цим виникає необхідність постійного удосконалення цінової політики, зокрема методів ціноутворення. При цитуванні документа, використовуйте посилання http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/3685

Application of focused charge‐particle beams of in manufacturing of nanocomponents

Application of focused beams of medium energy light ions, electrons and low energy heavy ions is considered for the technology of manufacturing of small-dimension components. Physical principles applied as the basis for interaction of the above beams with resistive materials are described. The proton beam lithography is considered as a new technology possessing high potential capabilities for various applications like micro-optics and nanoelectronics of terahertz wave band.  When you are citing the document, use the following link http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/391

Application of focused charge‐particle beams of in manufacturing of nanocomponents

Application of focused beams of medium energy light ions, electrons and low energy heavy ions is considered for the technology of manufacturing of small-dimension components. Physical principles applied as the basis for interaction of the above beams with resistive materials are described. The proton beam lithography is considered as a new technology possessing high potential capabilities for various applications like micro-optics and nanoelectronics of terahertz wave band.  When you are citing the document, use the following link http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/391

Дисперсійні характеристики системи зв'язаних діелектричних хвилеводів з екрануванням

Електродинамічні системи на базі зв‘язаних елементів є перспективними для реалізації широкого класу приладів і компонентів електронної та фотонної техніки. Саме тому питання, що присвячені теоретичному і експериментальному дослідженню властивостей як самих зв‘язаних електродинамічних систем так і способів керування зв‘язком між їх елементами є актуальними