МОДЕЛЮВАННЯ КОЛИВАЛЬНИХ І ПОВОРОТНИХ ТРАЄКТОРІЙ ЕЛЕКТРОНІВ В ГРАДІЄНТНОМУ МАГНІТНОМУ ПОЛІ МАГНЕТРОННОЇ ГАРМАТИ
DOI:
https://doi.org/10.32782/KNTU2618-0340/2021.4.1.14Ключові слова:
electron beam, magnetron gun, bifurcation, electron dynamics, gradient magnetic field, mathematical modeling, experimental dataАнотація
Розглянуто рух електронів в циліндричному магнітному полі зі змінною напруженістю вздовж осі поля. Використано математичні та чисельні моделі перетворення експеримегтальних даних аналітичними функціями. З метою отримання прецизійних характеристик вивчено формування пучка з енергією 55 кеВ в повздовжньому і радіальному напрямках при його транспортуванні в магнітному полі соленоїда. Показано, що руху електронів можна зіставити оптичну модель проходження світлових променів в середовищі з градієнтним коефіцієнтом, що залежить від радіуса. Побудовано програмний засіб, використання якого дало можливість промоделювати основні залежності руху електронного пучка в заданому соленоїдальному магнітному полі. Представлено результати чисельного моделювання траєкторій електронів в градієнтному магнітному полі магнетронній гармати з вторінноемісійним катодом. Розглянуто формування пучка з енергією 55 кеВ в радіальному і поздовжньому напрямках при його транспортуванні в соленоїдальному магнітному полі з великим градієнтом. Отримано режими роботи гармати, при яких частка відчуває ефект "пляшкового горлечка" і завершує свій рух поверненням в прикатодну область. Таким чином, отримані біфуркаційні режими динаміки часток при їх русі вздовж осі транспортування як вперед на мішень, так і назад в прикатодну область. Вивчено вплив початкових умов при емісії на виникнення зворотного ефекту. Показано, що при заданій енергії електрона і фіксованому магнітному полі параметром, що визначає відображення частки, є полярний кут вльоту щодо осі циліндричного магнітного поля. Досліджено залежність формування підсумкового розподілу від амплітуди і градієнта магнітного поля вздовж осі системи. Наводяться результати чисельного моделювання по руху трубчастого електронного потоку. Вивчено можливість управління поздовжньої координати точки повернення електрона. На основі моделі руху електронного потоку розглянуті характеристики результуючого електронного пучка.
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. Issue 66. № 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.
Айзацкий Н.И., Довбня А.Н, Мазманишвили А.С., Решетняк Н.Г., Ромасько В.П., Чертищев И.А. Исследование формирования электронного пучка в радиальном направлении, генерируемого магнетронной пушкой с вторично-эмиссионным катодом. Вопросы Атомной Науки и Техники, Серия “Ядерно-Физические Исследования”. 2016. Вып. № 3(1-3). С. 11-16.
Мазманишвили А.С., Решетняк Н.Г. Динамика электронного пучка на выходе магнетронной пушки в градиентном магнитном поле. Вопросы Атомной Науки и Техники, Серия “Ядерно-физические исследования”. 2019. Вып. 72, № 6(124).С. 106-113.
Мазманишвили А.С., Решетняк Н.Г., Шовкопляс О.А. Пучковый и секторный режимы электронных потоков в цилиндрической магнитном поле магнетронной пушки. Журнал Нано- и Электронной Физики. 2020. Том 12, № 3, 03001(5cc).
Dovbnya A.N., Dovbnya N.A., Mazmanishvili A.S., Reshetnyak N.G. Longitudinalradial 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. Issue № 6(112). P. 96-100.
Мазманишвили А.С., Решетняк Н.Г. Преобразование массива данных цилиндрического магнитного поля магнетронной пушки и задача радиального движения электронов. Прикладні питання математичного моделювання. 2020. Т.3, № 1. С. 108-116.
