Исследование характеристик электронно-оптических систем с полевыми катодами методами математического моделирования

• Автор: Мамаева, Саргылана Николаевна
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Якутск
• Количество страниц: 129 с. : ил.

Содержание
Введение

ГЛАВА 1. ПРОБЛЕМЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ЯВЛЕНИЯ ПОЛЕВОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ ЭМИССИИ

ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ РЕДЕЛЕНИЯ

ЭМИССИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОЛЕВОГО ЭЛЕКТРОННОГО

КАТОДА ВО ВНЕШНЕМ МАГНИТНОМ ПОЛЕ

2.1 Моделирование явления полевой электронной эмиссии из полевого электронного катода во внешнем магнитном поле.
2.2 Расчет эмиссионных характеристик сферического полевого электронного катода с учетом влияний пространственного заряда, внешнего магнитного ноля
ГЛАВА 3. РАСЧЕТ ВЛИЯНИЙ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОЛЕВОГО ЭЛЕКТРОННОГО ДИОДА ПРОСТРАНСТВЕННОГО ЗАРЯДА, РЕЛЯТИВИСТСКИХ ЭФФЕКТОВ, ВНЕШНЕГО И СОБСТВЕННОГО МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ.

3.1 Эллипсоидальный катод в продольном магнитном поле нерелятивистский случай

3.2 Расчет характеристик полевого эллипсоидального катода во внешнем продольном магнитном поле в релятивистском приближении.
3.3 Влияние собственного магнитного поля пучка релятивистских электронов на эмиссионные характеристики эллипсоидального катода во внешнем магнитном поле
3.4 Параболоидальный катод в продольном магнитном поле.
3.5 Цилиндрический катод во внешнем магнитном поле
ГЛАВА 4. МОДЕЛИРОВАНИЕ ДВИЖЕШЯ ЭЛЕКТРОНОВ В БЕСКОНЕЧНОМ ПЛОСКОМ ПОЛЕВОМ ЭЛЕКТРОННОМ ДИОДЕ С УЧЕТОМ ВНУТРЕННЕГО ТРЕНИЯ
Заключение
Список литературы


Потенциал зависит только от расстояния от поверхности металлах: U = U(х), т. Вентцеля, Крамерса, Бриллуэна. Ферми-Дирака; 5) температура Т = ОК . Е2 exp(-b /Е) > (1. Ь константы. Из уравнения следует, что "заметная" полевая электронная эмиссия может иметь место только при электрических полях с напряженностью не менее Е = 9В/м, когда можно ожидать плотности тока А/м2. В году Мюллер изобрел электронный микроскоп — проектор. Основным элементом микроскопа является источник электронного пучка — полевой электронный катод. Мюллер предложил форму катода сделать в виде очень тонкого острия с радиусом кривизны при вершине 1 мкм. В, иод воздействием теоретически предсказанного электрического поля с напряженностью 9В/м. Дальнейшее развитие исследований острийных катодов привели к реализации на их основе ионных источников и применение этих структур как приемников (детекторы, датчики) электромагнитного излучения и заряженных частиц [3-6]. Теория ПЭЭ ФН весьма удовлетворительно описывает реальное явление — эмиссию электронов с поверхности металла иод воздействием сильного внешнего электрического ноля. Экспериментальные данные показали, что вольт-амперные зависимости являются линейными. Таким образом, наблюдается соответствие экспериментальных результатов с теоретическими выводами Фаулера и Нордгейма. Но эти работы были проведены для относительно небольших величин эмиссионных токов и электрических полей («(4 - 5) *9 В/м). Исследования ПЭЭ в области больших плотностей тока и сильных электрических полей впервые были начаты группой Дайка [7-9]. В импульсном режиме на вольфрамовых катодах были достигнуты плотности тока А/м2 и несколько позднее в стационарном до А/м2. А значение электрического поля имело диапазон (5-8)9В/м. В этой области группа Дайка обнаружила заметное отклонение от линейной зависимости т(ли2) и Ш ФН в сторону меньших токов. Дайк и Тролан объяснили нарушение линейности влиянием пространственного заряда электронов пучка, электрическая напряженность поля которых ослабляла напряженность внешнего электрического поля вблизи поверхности катода. Вслед за исследованиями группы Дайка появилась первая теоретическая работа [], посвященная влиянию пространственного заряда на автоэлектронную эмиссию. Задача была решена на основе плоского диода; построена модель, включающая в себя уравнения Пуассона, ФН. Получено выражение для плотности тока, соответствующее закону Богуславского-Ленгмюра. Богуславского-Ленгмюра. В работе [] отклонение от линейности вольт-амперной зависимости в области больших токов интерпретировали иначе: существованием отличия истинного потенциального барьера от потенциала сил изображения, которое становится заметным в сильных электрических полях. А. При больших полях различие проявляется сильнее. Существуют аналитические решения задачи об электрическом поле вблизи острия, когда поверхности катодов аппроксимируются сферой [] для случая острийного катода или цилиндром для лезвийных катодов. Также построены аналитические решения для катодов, смоделированных параболоидом и гиперболоидом вращения [-5], сильно вытянутыми эллипсоидами вращения, конусом с проводящей сферой на вершине []. В настоящее время исследования проводятся и для электронных пучков ПЭК с электронами с релятивистской скоростью. Так в работе [] разработан и использован метод определения структуры релятивистских электронных пучков и с его помощью выявлены изменения структуры, происходящие с изменением удерживающего релятивистский электронный пучок магнитного поля. Исследованы амплитудно-частотные характеристики колебаний пространственного заряда релятивистского электронного пучка в широком интервале частот и дано объяснение их природы с учетом коллективного движения электронов в азимутальном и аксиальном движении. В работе [] структуру релятивистского электронного пучка связывают с колебаниями пространственного заряда. При расчете эмиссионных характеристик ПЭК обычно возникают трудности при решении уравнений движения и уравнений для электрического поля. Также представляют сложности трудоемкие вычисления.