CHOOSING THE METHOD OF INTERPOLATION OF THE BOUNDARY TRAJECTORIES OF SHORT-FOCUS ELECTRON BEAMS AND THEIR GUIDING IN THE IONIZED GAS
DOI:
https://doi.org/10.32782/2618-0340/2020.1-3.12Keywords:
electron beam, interpolation, arithmetic-logic expression, class of algebraic functionsAbstract
Comparative analyze of the methods of interpolation of dependence of electron beam radius on position of cutting plane by the longitudinal coordinate with using three basic point have been provided in the article. It is shown, that main particularity of analytical functions, which are described such dependences, is that they have one global minimum, and outside the minimum region the character of such dependences is similar to linear. Two different approaches to interpolation of such dependences are considered. First method is based on the assumption, that in the region of beam focus the parabolical interpolation is used, and outside the focal region used the linear function. For describing of such dependences, the apparat of mathematical logic and arithmetic-logic expressions have been used. The main disadvantage of such describing of boundary trajectories of electron beams, propagated in the ionized gas, is that it is usually difficult to find the basic point, where the transfer from linear to parabolical dependence have to be realized. Another method of interpolation is based on the use of class of special functions, which are defined as the roots of n power from the polynomials of the same power. It is shown with using the method of computer simulation, that the behavior of such functions is generally corresponded to the ravine dependence, which described the trajectories of electron beams, propagated in the ionized gas. It is shown, that with using of such interpolation functions the difference between the simulation results, which are interpolated, and the values of interpolation function, always isn’t grater, than few percent, but in the most cases it consist the part of percent. Therefore, it is proved on the base of testing computer experiments, that using as the interpolation functions the roots of n power from the polynomial’s of the same power is the effective instrument for describing the boundary trajectories of short-focus electron beams in ionized gas. The obtained results are very important for the solution the practical task of defining the focal parameters of electron beams, generated by the electron sources, based on the high voltage glow discharge.
References
Рыкалин Н. Н., Зуев И. В., Углов А. А. Основы электронно-лучевой обработкиматериалов. Москва: Машиностроение, 1978. 239 с.
Шиллер З., Гайзиг У., Панцер З. Электронно-лучевая технология. Москва: Энергия,1980. 528 с.
Электронно-лучевая сварка. Под общей редакцией Патона Б.Е. Киев: Наукова думка,1987. 256 с.
Завьялов М. А., Крейндель Ю. Е., Новиков А. А., Шантурин Л. П. Плазменныепроцессы в технологических электронных пушках. Москва: Атомиздат, 1989. 256 с.
Лозовский В. Н., Константинова Г. С., Лозовский С. В. Нанотехнология вэлектронике. СПб.: Издательство «Лань», 2008. 336 с.
Kovalchuk D., Melnyk V., Melnyk I., Tugai B. Advanced Technical and TechnologicalSolutions for Additive Manufacturing by e-Beam 3D Metal Printing. Electrotechnics andElectronics. 2018. Vol. 53. Issue 3-4. P. 60–68.
Krasik Y. E., Gleizer J. Z., Krokhmal A., Chirko K. at all. High-Current Electron SourcesBased on Gaseous Discharges. Vacuum. 2003. Vol. 77. № 4. P. 391–398.8. Gruzdev V. A., Zalesski V. G., Antonovich D. A., Golubev V. P. Universal Plasma ElectronSource. Vacuum. 2003. Vol. 77. № 4. P. 399–406.
Denbnovetskiy S., Melnyk V., Melnyk I., Tugai B., Tuhai S., Wojcik W., Lawicki T.,Assambay A., Luganskaya S. Principles of Operation of High Voltage Glow DischargeElectron Guns and Particularities of its Technological Application. Proceedings of the SPIE:The International Society of Optical Engineering. (USA, Bellingham, August 7, 2017).Bellingham, pp. 10445–10455.
Лоусон Дж. Физика пучков заряженных частиц. Москва: Мир, 1980. 438 с.
Молоковский С. И., Сушков Д. И. Интенсивные электронные и ионные пучки.Москва: Энергоатомиздат, 1991. 304 с.
Силадьи М. Электронная и ионная оптика. Москва: Мир, 1990. 640 с.
Мельник И. В., Починок А. В. Интерполяция граничной траектории электронного пучкав прифокальной области линейными и квадратичными функциями с использованиемарифметико-логических выражений. Вісник Херсонського національного технічного університету. 2019. Вип. 2 (69). Частина 2. С. 23–30.
Денбновецкий С. В., Мельник В. И., Мельник И. В., Тугай Б. А. Моделированиетранспортировки короткофокусных электронных пучков из низкого в высокий вакуумс учетом разброса тепловых скоростей электронов. Прикладная физика. 2010. №3.С. 84–90.
Melnyk I. V. Methodic of Simulation of Guiding of Short-Focus Electron Beam in theEquipotential Transporting Channel of High Voltage Glow Discharge Electron Guns.Вісник Київського національного університету імені Тараса Шевченка. Серія:Радіофізика та електроніка. 2015. № 1 (23). С. 57–62.
Самарский А. А., Гулин А. В. Численные методы. Москва: Наука, 1989. 432 с.
Починок А. В. Сравнение вычислительных методов определения энергии электроновпо результатам дозиметрии. Вісник Харківського національного університету імені В.Н. Каразіна. Серія «Математичне моделювання. Інформаційні технології. Автоматизовані системи управління». 2010. № 890. С. 187–194.
Мельник И. В. Анализ возможностей использования матричных макрооперацийсистемы MatLab при решении прикладных задач. Электронное моделирование. 2009.№ 3. С. 37–51.
Васильев Ф. П. Численные методы решения экстремальных задач. Москва: Наука.Главная редакция физико-математической литературы, 1988. 552 с.
Melnik I., Tugay S., Pochynok A. Interpolation Functions for Describing the BoundaryTrajectories of Electron Beams Propagated in Ionised Gas. Proceedings of the AdvancedTrends in Radioelectronics, Telecommunications and Computer Engineering (TCSET –2020): 15th International Conference. (Lviv, February 25-29, 2020). Lviv: Lviv Polytechnic National University, 2020, pp. 79−83. URL: https://www.researchgate.net/publication/341248002_Interpolation_Functions_for_Describing_the_Boundary_Trajectories_of_Electron_Beams_Propagated_in_Ionised_Gas