МОДЕЛЮВАННЯ ТРАЄКТОРІЙ ЕЛЕКТРОНІВ У ЗБУРЕНОМУ ВИПАДКОВИМИ ЗАВАДАМИ МАГНІТНОМУ ПОЛІ МАГНЕТРОННОЇ ГАРМАТИ
DOI:
https://doi.org/10.32782/mathematical-modelling/2024-7-2-9Ключові слова:
електронний пучок, магнетронна гармата, динаміка електронів, градієнтне обурене магнітне поле, математичне моделювання, дослідні даніАнотація
У роботі розглянуто рух електронів у циліндричному магнітному полі зі змінною напруженістю вздовж осі поля. Застосовано чисельну модель для розподілу магнітного поля магнетронної гармати, в якій основне поле зазнає випадкових обурень, а також алгоритмічне перетворення дослідних даних поля аналітичними функціями. У використаній моделі як перешкоду застосовано датчик нормальних випадкових чисел з нульовим математичним очікуванням та дисперсією, величина якої варіюється. Мета роботи – отримання характеристик електронного пучка з енергією 20–30 кеВ у поздовжньому та радіальному напрямках під час його транспортування у збуреному магнітному полі соленоїда магнетронної гармати. Синтезовано алгоритм, на основі якого побудовано програмний засіб, використання якого дало можливість промоделювати основні залежності руху електронного пучка в заданому збуреному соленоїдальному магнітному полі. Представлені результати чисельного моделювання траєкторій електронів в основному обуреному на заваді магнітному полі магнетронної гармати градієнтного типу з вторинноемісійним катодом. Розглянуто формування пучка з енергією 20–30 кеВ у робочому об’ємі гармати під час його транспортування в магнітному соленоїдальному полі з великим градієнтом. Під час виконання моделюючих розрахунків отримані основні характеристики електронного пучка. Визначено граничні режими пучка частинок під час їхнього руху вздовж осі транспортування. Як критерій якості вибрані СКВ електронів по вертикалі та вертикальному куту. Досліджено залежність формування результуючого розподілу частинок від величини амплітуди випадкового обурення магнітного поля вздовж осі системи. Отримано залежність поздовжнього розкиду частинок від амплітуди випадкових збурень по вертикалі та вертикальному куту. Показано, що за наявних СКВ обурення магнітного поля в магнетронних знаряддях під час руху частинок характеристики електронного пучка в основному і збудженому полях залишаються подібними та стійкими.
Посилання
Dovbnya A.N., Lavrinenko S.D., Zakutin V.V. Surface modification of zirconium and Zr1%Nb alloy by the electron beam of the magnetron gun-based accelerator. Problems of Atomic Science and Technology. Series “Physics of Radiation Effects and Radiation Materials Science”. 2011. № 2. P. 39–45.
Ayzatsky M.I., Dovbnya A.N., Mazmanishvili A.S., Reshetnyak N.G., Romas’ko V.P., Chertishchev I.A. Studies on formation of the radially-directed electron beam generated by the magnetron gun with a secondary emission cathode. Problems of Atomic Science and Technology. Series “Nuclear Physics Investigations”. 2016. № 3(103). 2016. P. 11–16.
Dovbnya A.N., Dovbnya N.A., Mazmanishvili A.S., Reshetnyak N.G., Chertishchev I.A. Transport simulation of a high-current electron beam formed by the magnetron gun with a secondary-emission cathode in a decreasing solenoid field. Problems of Atomic Science and Technology. Series “Nuclear Physics Investigations”. 2015. № 6. P. 77–82.
Mazmanishvili A.S., Reshetnyak N.G., Shovkoplyas O.A. Beam and sector modes of electron flows in a cylindrical magnetic field of a magnetron gun. Journal of Nano- and Electronic Physics. 2020. Vol. 12. No. 3. Р. 03001–03006.
Dovbnya A.N., Dovbnya N.A., Mazmanishvili A.S., Reshetnyak N.G. Longitudinal-radial motion of an electron beam in the solenoidal field of the secundary-emission magnetron gun. Problems of Atomic Science and Technology, series “Nuclear Physics Investigations”. 2017. № 6 (112). P. 96–100.
Mazmanishvili A.S., Reshetnyak N.G. Transformation of the data array of the cylindrical magnetic field of the magnetron gun and the problem of radial motion of electrons. Applied Problems of Mathematical Modeling. 2020. Vol. 3. No. 1. P. 108–116.
Volkolupov Yu.Ya., Dovbnja A.N., Zakutin V.V., Krasnogolovets M.A., Reshetnyak N.G., Mitrochenko V.V., Romas’ko V.P., Churyumov G.I. Generation of electron beams in a magnetron diode with a metal secondary-emission cathode. Journal of Technical Physics. 2001. V. 71. № 7. P. 88–91.
