Towards the formulation of a realistic 3D model for simulation of magnetron injection guns for gyrotrons (a preliminary study)

Fortschritte in der Formulierung eines realistischen 3D-Modells für die Simulation von Elektronenkanonen für Gyrotrons (Eine vorläufige Studie) Numerische Experimente, die auf adäquaten, selbst-konsistenten physikalischen Modellen basieren, werden in einem breiten Umfang für das computerunterstützte Design (CAD), die Analyse und Optimierung von elektronenoptischen Systemen von Gyrotrons eingesetzt. Ein wesentlicher Teil des benötigten physikalischen Modells ist das Emissionsmodell, d.h. die Beschreibung des vom Emitter erzeugten Strahlstroms sowie die Energieverteilung und die räumliche und winkelabhängige Verteilung der emittierten Elektronen. In dieser Arbeit präsentieren wir eine Zusammenfassung der grundlegenden Theorie, die wesentlichen Formeln und eine Diskussion der wichtigsten Faktoren für die Inhomogenität der Emission und der Geschwindigkeitsstreuung. Zusätzlich wird ein Überblick über die in verschiedenen Ray-Tracing und Particle-In-Cell (PIC) Codes eingesetzten Emissionsmodelle geliefert und eine allgemeine Formulierung eines dreidimensionalen Emissionsmodells präsentiert, das auf der Zerlegung der kathodennahen Region durch eine Anzahl entsprechender Diodensegmente basiert. Wir glauben, dass diese Zusammenfassung bei der Entwicklung neuer Programm-Module zur Berechnung der Elektronen-Anfangsverteilung sehr hilfreich sein wird. Damit können sowohl bereits existierende zweidimensionale Computerprogramme, als auch neu zu entwickelnde dreidimensionale Simulationswerkzeuge ausgestattet werde