ДИНАМІКА ЕЛЕКТРОННОГО ПУЧКА В СПАДАЮЧОМУ СОЛЕНОЇДАЛЬНОМУ МАГНІТНОМУ ПОЛІ МАГНЕТРОННІЙ ГАРМАТИ З ВТОРИЧНОЕМИСІЙНИМ КАТОДОМ: ЕКСПЕРИМЕНТ ТА МОДЕЛЮВАННЯ
DOI:
https://doi.org/10.20998/2079-0023.2021.02.05Ключові слова:
магнетронна пушка, вторинноемисійний катод, електронний пучок, математичне моделювання, розподіл магнітного поляАнотація
У даній роботі представлені результати експериментальних досліджень та розрахунків за динамікою пучка електронів у магнетронній
гарматі зі вторинноемісійним катодом. При енергії електронів 35…65 кеВ виміряні параметри пучка. Рух частинок здійснювався у
спадаючому магнітному соленоїдальному полі. Ділянка руху складалася з 14 кілець діаметром 66 мм, розташованих на відстані 85 мм від
анода гармати. Вивчено залежність струму пучка від амплітуди та градієнта спаду поля. Експериментально показана можливість
концентрації пучка електронів з енергією в десятки кеВ у спадаючому магнітному полі соленоїда. Оптимізацією розподілу магнітного поля,
що створене соленоїдом та кільцевими магнітами) та його градієнта спаду можна домогтися збільшення попадання електронів на одне
кільце (до ~72 % струму пучка). На основі математичної моделі руху електронного потоку синтезовано програмний засіб, що дозволяє
отримувати та інтерпретувати характеристики результуючих потоків. Чисельно проведено моделювання динаміки руху сукупності
електронів (кількість частинок 1000) у магнітному полі соленоїда. Отримані чисельні залежності задовільно узгоджуються з
експериментальними результатами для магнітного поля з великим градієнтом спаду. Для цих умов проведено пряме моделювання руху
електронів. Розглянуто різні зміни магнітного поля. Показано, що для обраних початкових умов пучка електронів і розподілу магнітного
поля в системі електронний згусток виявляється на вертикальній ділянці міліметрового розміру. Таким чином, змінюючи амплітуду та
розподіл магнітного поля, можна регулювати струм у радіальному напрямку вздовж довжини труби, і, отже, місце електронного
опромінення.
Посилання
Belugin V. M., Mischenko A. V., Pirozhenko V. M., Rozanov N. E., Zavadtsev A. A., Korolev A. N., Simonov K. G. Compact electron linacs for radiation technology systems. Proceedings of the 2001 Particle Accelerator Conference. 2001, vol. 4, pp. 2515–2517.
Dovbnya А. N.,Lavrinenko S. D. and Zakutin V. V. Modifikaciya poverhnosti cirkonia i splava Zr1%Nb elektronnim puchkom uskoritelya na osnove magnetronnoy pushki [Modification of the surface of zirconium and Zr 1% Nb alloy by an electron accelerator beam based on a magnetron gun] VАNТ. Ser.: Fizika radiacionnogo materialovedeniya [VANT. Series "Physics of Radiation Material Science"]. 2011, vol. 2 (72), issue 97, pp. 39–45.
Bistrov P. A., Rozanov N. E. "Metodika i programma «Bean scanning» rascheta processov v sisteme razvertki relyativistskogo elektronnogo puchka s shirokim energeticheskim spektrom". VАNТ, no. 4, issue 80. 2012. 87–91.
Golkovski M. G., Korchagin A. I., Kuksanov . K. Perspektiva primenenia elektronno-luchevoy tehnologii dlya povyshenia iznosostoykosty bokovoy poverhnosti rel`sov v deystvujutshem puti. [The prospect of using electron-beam technology to increase the wear resistance of the side surface of the rails in the operating track]. Sb. dokladov Х mezhdunarodnogo sovetshania po primineniju sarjazhennyih chastits v promishlennosti i medicine [Collection of reports of the X International Meeting on the Application of Charged Particle Accelerators in Industry and Medicine] (s.SanktPeterburg, 1–4 oktober, 2001). Мoscow: TsNIIatominform, 2001, pp. 93–396.
Gluhih V. A., Pecherskiy O. P., Engel`ko V. I., Yatsenko B. I. Modifikatsiya poverhnostnyh svoystv materialov s pomotshyu motshnyh impul`snyh ustanovok [Modification of surface properties of materials using high-power pulsed electron beams]. Sb. dokladov Х mezhdunarodnogo sovetshania po primineniju sarjazhennyih chastits v promishlennosti i medicine [Collection of reports of the X International Meeting on the Application of Charged Particle Accelerators in Industry and Medicine] (s.Sankt-Peterburg, 1–4 oktober, 2001). Мoscow.: TsNIIatominform, 2001, pp. 93–396.
Saveliev Y. M., Sibbet W., Parkes D. M. Self-excitation and characteristics of the crossed-fields emission electron source. Review of Scientific Instruments. 1999. vol. 70, no. 12, pp. 4502–4514.
Asaryan N. S., Barengol`ts S. A., Dolya S. N., Mesyats G. A., Perel`shteyn E. A. Modelirovanie formirovaniya electronnogo kol`tsa s ispol`sovaniem pikosekundnyih elektronnyih putchkov v magnitnoy systeme tipa "kasp" [Simulation of the formation of an electron ring using picosecond electron beams in a "cusp" magnetic system]. Gurnal tehnicheskoy fifiziki. [Journal of Technical Physics], 2010, issue. 80, no. 4, pp. 126–134.
Astrelin V.T., Kandaurov I.V., Sveshnikov V.M. Chislennoe modelirovanie transportirovki i szhatiya elektronogo puchka shodyatshim magnitnym polem pri ego ihzhekcii v mnogoprotochnuyu lovushku GOL-3 [Numerical simulation of the transport and compression of an electron beam by a converging magnetic field during its injection into a GOL-3 multi-mirror trap]. Uspehi prikladnoy fiziki [Advances in Applied Physics]. 2013, vol. 1, no. 5, pp. 580–585.
Tusikov A.V., Aleksandrov V. S., Shevtsov V. F. Modelirovanie dinaiki puchka v magnitnom pole spiral’no’ katushki. [Simulation of beam dynamics in the magnetic field of a spiral coil]. Pis’ma v EChAYa [The brief of ECAY]. 2006, vol. 3, no. 7 (136), pp. 55–59.
Koval’ T. V., Ofizerov V. V., Obuhov D. S., Marchenko A. L. Isslodovanie samosoglasovannoi dinamiki sil’notochnogo electronnogo puchka v triodah s virtual'nym katodom [Study of the self-consistent dynamics of a high-current electron beam in triodes with a virtual cathode]. Vestnik nauki Sibiri [Siberian Science Bulletin]. 2012, issue 4, no. 3, pp. 16–23.
Volkolupov Yu. Ya. Dovbnya A. N., Zakutin V. V. Generacia elektronnih puchkov v magnetronnom diode s metalicheskim vtorichnoemissnym katodom [Generation of electron beams in a magnetron diode with a metallic secondary-emission cathode]. GТF, 2001, issue 71, vol. 7, pp. 88–91.
Dovbnya А. N., N. G. Reshetnyak and V. V.Zakutin. "Issledovanie formirovaniya puchka v uskoritele elektronov s vtorichniemissionnim istochnikom." Visnyk "HNU". Ser.: Yadra, chastinki, polya. [Bulletin "HNU". Ser. "Nuclei, Particles, Fields"]. 2006, issue, 732, vol. 2(30), pp. 96–100.
Madelung E. Matematicheskiy apparat fiziki [Mathematical machine of physics]. Moscow, Fizmatgiz, 1961. 620 p.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
ЛіцензіяАвтори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
