Расчет электронно-оптических систем новых поколений электронных охладителей

• Автор: Иванов, Андрей Вячеславович
• Шифр специальности: 01.04.20
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 152 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ЗАДАЧИ, ВОЗНИКАЮЩИЕ ПРИ РАЗРАБОТКЕ УСТАНОВОК ЭЛЕКТРОННОГО ОХЛАЖДЕНИЯ
1.1.1. Установки электронного охлаждения ЭХ-35 и ЭХ
1.1.2. Установка электронного охлаждения для кольца HESR
§ 1.2. Эффекты взаимодействия пучков при электронном охлаждении20 § 1.3. Пушка с управляемым профилем пучка как способ улучшения
электронного ОХЛАЖДЕНИЯ
§ 1.4. Задачи расчета динамики пучка в установках электронного ОХЛАЖДЕНИЯ
ГЛАВА 2. КОМПЛЕКС ПРОГРАММ ULTRAS AM
§ 2.1. Методы расчета электронных пушек в комплексе SAM...'
2.1.1. Основные уравнения электромагнитного поля
2.1.2. Решение самосогласованной задачи
2.1.3. Метод решения граничных интегральных уравнений
2.1.4. Модель эмиссии пучка
2.1.5. Модель динамики пучка, описание распределения объемного заряда прямоугольными сетками
2.1.6. Недостатки комплекса SAM
§ 2.2. Переход к криволинейным сеткам
§ 2.3. Расчет потенциала и поля объемного заряда пучка,
описываемого криволинейными сетками
§ 2.4. Модель эмиссии пучка в криволинейных сетках
§ 2.5. Модель динамики пучка в криволинейных сетках
§ 2.6. Учет теплового разброса поперечных скоростей частиц пучка.,56 § 2.7. Структура и возможности комплекса программ UltraSAM
2.7.1. Препроцессор
2.7.2. Постпроцессор
§ 2.8. Тестовые расчеты электронных пушек с использованием
комплекса программ иьтлАЗАМ
§ 2.9. Примеры расчетов электронной пушки и коллектора с помощью комплекса программ иьтаАЗАМ
ГЛАВА 3. КОМПЛЕКС ПРОГРАММ Е1_ЕСЗО ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ 20 ЭЛЕКТРОСТАТИКИ
§ 3.1. Решение задач трехмерной электростатики методом граничных интегральных элементов
3.1.1. Получение граничного интегрального уравнения
3.1.2. Метод решения граничных интегральных уравнений в комплексе программ ЕЬЕСЗИ
3.1.3. Расчет потенциала и поля, наведенных поверхностными
зарядами
§ 3.2. Структура и возможности комплекса программ ЕЬЕСЗО
3.2.1. Препроцессор
3.2.2. Постпроцессор
§ 3.3. Расчет комплексом программ ЕЬЕСЗБ системы чередующихся электродов
ГЛАВА 4. ЭЛЕКТРОННАЯ ПУШКА С УПРАВЛЯЕМЫМ ПРОФИЛЕМ
ПУЧКА
§ 4.1. Выбор конструкции и численный расчет электронной пушки с
УПРАВЛЯЕМЫМ ПРОФИЛЕМ ПУЧКА
§ 4.2. Сравнение результатов численного моделирования пушки и
ЭКСПЕРИМЕНТОВ НА СТЕНДЕ И НА УСТАНОВКЕ ЭХ
ГЛАВА 5. РАСЧЕТ И ОПТИМИЗАЦИЯ ДИНАМИКИ ПУЧКА В СЕКЦИЯХ УСКОРЕНИЯ И ТРАНСПОРТИРОВКИ
§ 5.1. Минимизация поперечной энергии пучка на выходе
УСКОРЯЮЩЕЙ ТРУБКИ ЭЛЕКТРОННОГО ОХЛАДИТЕЛЯ ЭХ
§ 5.2. Минимизация поперечной энергии пучка в ускоряющей трубке
ЭЛЕКТРОННОГО ОХЛАДИТЕЛЯ HESR
§ 5.3. Расчет поворотов пучка с электростатической компенсацией
ЦЕНТРОБЕЖНОГО ДРЕЙФА ДЛЯ ЭЛЕКТРОННОГО ОХЛАДИТЕЛЯ HESR
§ 5.4. Расчет динамики пучка в согласующей секции электронного охладителя HESR
ГЛАВА 6. РАСЧЕТ КОЛЛЕКТОРА УСТАНОВОК ЭЛЕКТРОННОГО ОХЛАЖДЕНИЯ
§ 6.1. Описание коллектора установок электронного охлаждения ЭХ-
35 и ЭХ
§ 6.2. Расчет коллектора без учета вторичной эмиссии
6.2.1. Расчет распределения мощности электронного пучка на коллекторе
6.2.2. Расчет динамики пучка в области входа в коллектор
6.2.3. Расчет динамика пучка во внутреннем пространстве
коллектора
§ 6.3. Моделирование вторичной эмиссии электронов
6.3.1. Общее описание вторичной эмиссии электронов
6.3.2. Эмпирическое описание вторичной эмиссии
6.3.3. Численное моделирование вторичной эмиссии
§ 6.4. Оценка влияния вторичной эмиссии на первеанс коллектора, расчет выходящего из коллектора тока вторичных электронов
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

случае применяется аналитическое выделение особенности ядра. В точке особенности /, проводится касательная к контуру интегрирования (обозначим ее: 7?(l)y. Очевидно, что в пределе I разность R{,T])-R{nrj) стремится к нулю. Можно выделить асимптотику ядра Лпри 77 (/)-»£,- (обозначим
ее R{,T])), разложив в ряд по малому параметру s - —, где р - рас-

стояние между точкой наблюдения и точкой на касательной rj(/). Исходные интегралы могут быть представлены в виде:
lj lj
Iy= fymj л)~ ¥т]Щг,П)с11. (2.30)
О-i О-i
В этой формуле ядро в первом интеграле особенности уже не имеет, и он может быть с хорошей точностью рассчитан численно. Второй-интеграл берется аналитически.
Другая сложность при решении граничных интегральных уравнений состоит в том, что плотность поверхностных зарядов может иметь особенность на углах металлов, диэлектриков и магнетиков. Характер этой особенности имеет вид [27]:
сг~рТ- .. (2.31)
где р — расстояние от угла, г > 0 — показатель особенности, зависящий от
геометрии угла и внешних;полей. При г<1 интерполяция плотности заряда кубическим сплайном дает большую-ошибку, причем, в силу свойств самого сплайна, не только вблизи самого угла.:
В комплексе SAM* используется следующий метод для' Описания этой особенности: контуры электродов, диэлектриков и магнетиков разбиваются на части Lk так, чтобы углы совпадали с точками стыковки отдельных частей. Тогда плотность зарядов на каждом из интервалов 0 <1 <Ьк можно представить в следующем виде: