УДК 621.391.822

 

ФОРМИРОВАНИЕ И СТРУКТУРА ЭЛЕКТРОННОГО ПУЧКА В ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ ЦИКЛОТРОННОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЭНЕРГИИ

 

А. В. Коннов¹, Г. М. Казарян², Д. А. Михеев², В. Л. Саввин², Т. И. Чернобай³

 

¹ФГУП “НПП “Торий”, Москва

²Физический ф-т МГУ им. М.В. Ломоносова, кафедра фотоники и физики микроволн

³ФГУП “НПП “Исток”, Фрязино, Московская обл.

Получена  24 мая 2012  г.

Аннотация. Спроектирована электронно-оптическая система циклотронного преобразователя энергии, включающая пушку со сферическим катодом и магнитную систему, образованную кольцевыми радиально намагниченными магнитами, с потенциалом пучка 2000 В и током 0.14 А. Проведен трехмерный траекторный анализ электронного пучка в области его формирования. Наилучшие условия согласования сходящегося электронного пучка получены при магнитном поле на катоде, близком к нулю. В режиме согласования пульсации огибающей электронного пучка не превышают 7%. Различные условия фокусировки приосевых и периферийных электронов, приводят к образованию гало, несущего около 10% тока пучка. Показано, что для корректного вычисления тока, снимаемого с катода, необходимо учитывать тепловое смещение керна катода.

Ключевые слова: СВЧ излучение, циклотронный преобразователь энергии СВЧ излучения, электронная пушка, электронно-оптическая система, формирование электронного пучка, ток пучка, транспортировка электронного пучка, магнитное поле, пульсации пучка, 3D-моделирование.

Abstarct. Сyclotron wave converter electron optics including electron gun with spherical impregnated cathode and magnetic system consisting of ring permanent magnets with radial magnetization is designed. The electron beam potential is 2000 V and cathode current is 0.14 A. 3D-simulation of the electron beam trajectories in the gun region is done. The best confinement condition is obtained by zero cathode magnetic fields. In this regime the beam envelope ripples are not more then 7%. Different focusing of near axis and peripheral particles led to the beam halo formation. The halo keeps about 10% of beam current. Ii is shown that for the correct computation of the cathode current is necessary to take into account the cathode kern thermal shift.

Keywords: microwave irradiation, cyclotron wave converter, electron gun, electron optics, electron beam formation, beam current, electron beam transport, magnetic field, envelope beam ripples, 3D-simulation.