Транспортировка заряженной плазмы в малогабаритных электронно-лучевых генераторах для вневакуумных приложений

• Автор: Ризаханов, Ражудин Насрединович
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Долгопрудный
• Количество страниц: 253 с. : 8 ил.

Оглавление
Список сокращений и обозначений
Введение
1 Критический анализ методов выпуска зараженной плазмы в газовую среду применительно к проблеме создания малогабаритного генератора пучковой
плазмы
1.1 Выпуск пучка с помощью фольгового окна
1.2 Особенности вывода концентрированной заряженной плазмы с помощью газодинамических окон
1.2.1 Методы снижения натекания газа
1.2.2 Методы транспортировки концентрированных электронных потоков в выводных устройствах
1.3 Критический анализ современных методов расчета формирования и транспортировки заряженной плазмы
1.3.1 Методы расчета электронных пушек
1.3.2 Методы расчета транспортировки интенсивных электронных пучков
Выводы, часть
2 Модифицированный метод расчета формирования интенсивного потока заряженной плазмы в режиме ограничения тока пространственным зарядом

2.1 Проблемы синтеза мощной электронной пушки и пути их решения
2.1.1 Конфигурация электродов для формирования осесимметричного цилиндрического пучка
2.1.2 Подходы и проблемы внутренней и внешней задачи синтеза пушки
2.1.3 Аналитические методы решения внутренней задачи синтеза
2.2 Модифицированный метод решения внешней задачи синтеза
2.2.1 Критический анализ метода Пирса
2.2.2 Новый метод решения внешней задачи синтеза
2.2.3 Конфигурация электродов для мощного цилиндрического потока заряженной плазмы (уточненная теория)
2.3 Восстановление в пространстве потенциала по его осевому распределению
2.3.1 Методы восстановления потенциала
2.3.2 Метод виртуальной плоскости
2.3.3 Методы решения некоторого класса интегральных уравнений Фредгольма первого рода
2.3.4 Суперпозиция потенциалов
2.4 Пример аналитического расчета электронной пушки, формирующей сходящийся пучок
2.4.1 Аналитическое решение в прикатодной области сходящегося пучка
2.4.2 Аналитическое решение в параксиальном приближении .
2.4.3 Согласование параксиального и антипараксиального решений
2.4.4 Конфигурация электродов для формирования сходящегося пучка

Выводы, часть

3 Транспортировка интенсивного потока заряженной
плазмы в выводном устройстве
3.1 Релятивистское уравнение движения заряженной частицы в осесимметричных электрических и магнитных полях с учетом сил произвольной природы
3.1.1 Уравнения движения в форме Ньютона
3.1.2 Уравнение траекторий в параксиальном приближении . .
3.2 Уравнение огибающей пучка в рассеивающе-диссипирующей среде
3.2.1 Гидродинамическое описание моноэнергетичного потока
заряженных частиц
3.2.2 Огибающая параксиального пучка в рассеивающе-диссипирующей среде
3.3 Аналитическое решение уравнения Ли-Купера
3.3.1 Снижение порядка интегро-дифференциального уравнения
3.3.2 Условия паракеиальности пучка в рассеивающей среде .
3.3.3 Метод последовательных приближений
3.3.4 Критерий фокусировки
3.3.5 Транспортировка заряженной плазмы на различных участках выводного устройства
3.4 Метод расчета транспортировки диафрагмированной плазмы . .
3.4.1 Модель распространения диафрагмированного потока . .
3.4.2 Некоторые случаи распространения диафрагмированного пучка
Выводы, часть

няется тем, что каналы проводки пучка (или лучеводы) имеют поперечные размеры, заметно превышающие диаметр пучка, во избежание потерь электронов на стенках канала. Поэтому допускается некоторая девиация геометрии пучка, что практически не влияет на работу ВУ.
Ситуация изменяется коренным образом, если используется прожигание самим пучком своего тракта. В этом случае апертура канала, натекание газа и, как следствие, требования к системе откачки зависят от параметров пучка. Поэтому метод прожигания лучевода, будучи наиболее перспективным для создания малогабаритных ГЭПП, предъявляет высокие требования к качеству пучка и методу его транспортировки.
Рассмотрим возможные методы транспортировки пучка в ВУ на основе анализа уравнения огибающей в эквипотенциальном пространстве [39]
где г — радиус огибающей пучка, Е — его эмиттанс, к = у/т/Щ/В, 11 = е/т — удельный заряд электрона, и — ускоряющее напряжение, В — магнитная индукция на оси системы, производные берутся по осевой координате г.
Обратим внимание на особенности транспортировки при прожиге канала самим пучком. Отметим, что управление пучком (фокусировка, отклонение) в ВУ осуществляется, главным образом, магнитными полями в силу невозможности применения достаточных электрических полей в областях, заполненных газом. Для простоты положим, что в исходном сечении г = О выполняются г'0 = 0, г = г0.
1. Транспоотировка без магнитного поля. В = 0.
В отсутствие поля уравнение огибающей (1.2.1) имеет вид
г" + к2г - Е2/г3 = 0,
(1.2.1)

■" = Е2/г
и решение
(1.2.2)