МОДЕЛЮВАННЯ ТРАЄКТОРІЙ ПЛАНАРНОГО ПУЧКА ЕЛЕКТРОНІВ У МАГНІТНОМУ ПОЛІ МАГНЕТРОННОЇ ГАРМАТИ
DOI:
https://doi.org/10.32782/mathematical-modelling/2025-8-1-11Ключові слова:
прецизійний електронний пучок, магнетронна гармата, динаміка електронів, магнітне градієнтне поле, математичне моделювання, експериментальні даніАнотація
Розглянуто рух електронів у циліндричному магнітному полі зі змінною напруженістю вздовж головної осі поля. Використана чисельна модель розподілу магнітного поля магнетронної гармати, навіть алгоритмічне перетворення дослідних даних поля аналітичними функціями. Об’єктом дослідження була побудова моделі руху електронного пучка з енергією в десятки кеВ у градієнтному магнітному полі, вивчення формування траєкторій електронів, залежності динаміки частинок від початкових умов і розподілу магнітного поля вздовж осі системи. Мета роботи – отримання прецизійних 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 магнітному соленоїдальному полі. Наведено результати чисельного моделювання траєкторій електронів в основному магнітному полі магнетронної гармати градієнтного типу із вторинноемісійним катодом. Розглянуто формування пучка з енергією 20–30 кеВ у робочому обсязі гармати при його транспортуванні в магнітному соленоїдальному полі з великим градієнтом. Під час виконання розрахунків, що моделюють, отримані основні характеристики електронного пучка. Визначено режими пучка частинок під час їхнього руху вздовж осі транспортування. Досліджено залежність формування результуючого розподілу частинок у магнітному полі вздовж осі системи. Як критерій якості вибрано середньоквадратичний розкид електронів за вертикалю. Отримано залежність поздовжнього розкиду частинок від пройденої відстані вздовж осі системи.
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 the 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”. Issue 66. 2016. № 3 (103). 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. № 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. № 1. P. 108–116. https://doi.org/10.3278 2/2618-0340/2020.1-3.11.
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.
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. № 1. P. 108–116.
Ayzatsky N.I., Churyumov G.I., Dovbnya A.N., Zakutin V.V., Reshetnyak N.G., Starchevskiy Y.L. Generation and formation of axially symmetrical tubular electron beam in a cold metal secondary- emission cathode magnetron gun. Part 1. Experiment. IEEE. Transaction and electron device. 2016. Vol. 63. № 4. P. 1704–1709.
