Численное моделирование формирования и транспортировки интенсивных низкоэнергетических электронных пучков в плазменном канале тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.20, кандидат наук Ле Ху Зунг

• Ле Ху Зунг
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Ле Ху Зунг

Оглавление

Введение

Глава 1. Краткий обзор литературы и описание методики расчетов

1.1. Плазменные источники низкоэнергетического электронного пучка

1.2. Математическое моделирование

1.3. Численные методы исследования транспортировки электронного пучка в плазменном канале

1.4. Исследование транспортировки низкоэнергетического сильноточного электронного пучка в плазменном канале в аксиально-симметричном магнитном поле

1.5. Выводы по первой главе

Глава 2. Трансформация поперечного сечения сильноточного электронного пучка в неоднородном магнитном поле обратного токопровода

2.1. Моделирование транспортировки сильноточного низкоэнергетического электронного пучка в плазменном канале в неоднородном магнитном поле токопровода

2.2. Влияние геометрии обратного токопровода на трансформацию поперечного сечения электронного пучка

2.3. Влияние токовой нейтрализации на трансформацию поперечного сечения электронного пучка

2.4. Влияние градиента внешнего магнитного поля на трансформацию поперечного сечения электронного пучка, автограф на фронте тока пучка

2.5. Выводы по второй главе

Глава 3. Исследование влияния ферромагнитной вставки на распределение

плотности электронов пучка на мишени

3.1. Модель численного эксперимента

3.2. Транспортировка электронного пучка в магнитных полях соленоида и ферромагнитной вставки

3.3. Транспортировка электронного пучка в магнитных полях обратного токопровода и ферромагнитной вставки

3.4. Сравнение с экспериментом

3.5. Выводы по третьей главе

Глава 4. Транспортировка субмиллисекундного низкоэнергетического интенсивного электронного пучка в плазмонаполненном канале

4.1. Формирование плазменного канала

4.2. Транспортировка интенсивного электронного пучка в источнике с плазменным катодом без ведущего магнитного поля

4.3. Теоретическое исследование токопрохождения низкоэнергетического электронного пучка с учетом ионно-электронной эмиссии с катодного электрода

4.4. Выводы по четвертой главе

Заключение

Список литературы

Список публикаций автора по теме диссертации

Приложение А. Ферромагнитные вставки

120

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Численное моделирование формирования и транспортировки интенсивных низкоэнергетических электронных пучков в плазменном канале»

Введение

Актуальность работы

Низкоэнергетические (10-30 кэВ) интенсивные (0,1-30 кА) микросекундные и субмиллисекундные электронные пучки с высокой (1-100 Дж/см ) плотностью •энергии находят применение в различных технологических процессах, связанных с изменением структурного состояния и функциональных свойств поверхности материалов и изделий.

В импульсном электронном источнике со взрывоэмисионным катодом получены сильноточные (до 30 кА) микросекундные (до 5 мкс) электронные пучки с плотностью энергии до 20 Дж/см [1]. Для формирования интенсивных (до 300 А) субмиллисекундных (до 200 мкс) низкоэнергетических (до 20 кэВ)

'У

электронных пучков с плотностью энергии до 100 Дж/см разработаны импульсные электронные источники с плазменным катодом [2].

Одной из основных проблем успешного применения импульсных электронных источников является разработка надежных и эффективных методов транспортировки и управления параметрами электронных пучков с большой плотностью энергии. Теоретический подход к решению обозначенных проблем основан на аналитическом исследовании и численном моделировании основных физических процессов в плазменном канале при транспортировке низкоэнергетического пучка большой мощности к коллектору или мишени, где происходит утилизация энергии пучка.

При электронно-пучковой обработке крупногабаритных изделий наиболее рациональной является прямоугольная (квазипрямоугольная) форма поперечного сечения пучка, позволяющая увеличить шаг сканирования и, следовательно, производительность процесса. В то же время с точки зрения формирования пучка и из конструктивных соображений удобнее аксиально-симметричные электронные пушки. Впервые трансформация электронного пучка была предложена и экспериментально подтверждена в ИСЭ СО РАН Озуром Г.Е. и Карликом К.В. Поэтому представляет интерес численное исследование условий

трансформации сильноточного электронного пучка круглого сечения с целью оптимизации конструкции электронного источника.

Фокусировка сильноточного электронного пучка при его транспортировке в ведущем аксиально-симметричном магнитном поле сопровождается потерями тока пучка, а на выходе из канала транспортировки электронного пучка трудно исключить эффекты, связанные с расширением пучка в магнитном поле соленоида. Поэтому представляет интерес моделирование управления распределением плотности тока пучка с помощью ферромагнитной вставки (цилиндрической или полой цилиндрической), расположенной за коллектором электронов [3].

В экспериментальной работе [4] обнаружено усиление тока эмиссии плазменного катода, которое объясняется вторичной ионно-электронной эмиссией с поверхности эмиссионного электрода. Представляет интерес создание аналитической модели токопрохождения пучка в системе с плазменным катодом с учетом формирования плазменного канала и вторичной ионно-электронной эмиссии с катодного электрода.

В предварительных экспериментах по генерации плотных субмиллисекундных электронных пучков в отсутствие внешнего магнитного поля получен низкоэнергетический электронный пучок с амплитудой тока до 1 кА и общей энергией в пучке 3,5 кДж [5]. Представляет интерес теоретическое исследование влияния условий формирования электронного пучка на его токопрохождение в протяженном канале транспортировки.

Из вышеперечисленного следует, что теоретическое исследование и численное моделирование управления формированием пучка и распределением плотности тока интенсивного низкоэнергетического пучка является актуальным и имеет большое значение для повышения производительности процесса электронно-пучковой обработки материалов и изделий.

Цели и задачи исследования:

Целью данной диссертационной работы является теоретическое исследование и численное моделирований управления транспортировкой и распределением плотности тока низкоэнергетического интенсивного электронного пучка в плазменном канале.

Исходя из поставленной цели были сформулированы основные задачи диссертационной работы:

1. Численное исследование влияния магнитного поля обратного токопровода электронного источника на трансформацию поперечного сечения электронного пучка.

2. Численное исследование влияния ферромагнитной вставки, установленной за коллектором пучка, на фокусировку и перераспределение плотности тока пучка.

3. Численное исследование транспортировки низкоэнергетического интенсивного электронного пучка в плазменном канале.

4. Теоретическое исследование токопрохождения низкоэнергетического электронного пучка с учетом ионно-электронной эмиссии с катодного электрода плазменного источника электронов.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Численными методами получены условия преобразования формы круглого сечения сильноточного электронного пучка в прямоугольную в магнитном поле обратного токопровода. Разработанный алгоритм позволяет оценить степень токовой нейтрализации пучка из сравнения расчётных автографов пучка с экспериментальными по форме и углу поворота пучка как целого.

2. Численными методами исследован способ управления фокусировкой и распределением плотности тока сильноточного электронного пучка с помощью цилиндрической ферромагнитной вставки, расположенной непосредственно за коллектором электронов.

3. Численно методом крупных частиц показано, что при транспортировке интенсивного электронного пучка распределение плотности тока пучка на мишени зависит от радиального профиля концентрации плазмы.

4. Получены аналитические зависимости ионного тока, токов эмиссии и коллектора от давления рабочего газа, ускоряющего напряжения и тока электронов пучка с учетом вторичной ионно-электронной эмиссии с поверхности катодного электрода в электронной системе с сетчатым плазменным катодом.

Практическая значимость

Результаты, полученные в диссертационной работе, применялись при анализе экспериментальных результатов токопрохождения низкоэнергетических электронных пучков в плазменном канале в Институте сильноточной электроники СО РАН (г. Томск) и могут быть использованы при:

• оптимизации условий транспортировки низкоэнергетических пучков в пространстве дрейфа с наименьшими потерями энергии;

• оптимизации конфигурации сечения и перераспределения плотности тока пучка в конце канала транспортировки пучка к мишени.

Апробация результатов

Основные результаты, полученные в диссертационной работе, докладывались и обсуждались на научных семинарах кафедры прикладной математики ИК ТПУ и доложены на следующих конференциях:

• VII (VII, IX) Всероссийская научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Молодежь и современные информационные технологии», Томск, 2009г. (2010, 2011);

• III Российская научно-практическая конференция «Физико-технические проблемы получения и использования пучков заряженных частиц, нейтронов, плазмы и электромагнитного излучения» (с международным участием), Томск, 2009г;

• 16-й Международный симпозиум по сильноточной электронике, Томск, 19-24 сентября 20Юг;

• Всероссийская (с международным участием) конференция «Физика низкотемпературной плазмы» - Петрозаводск, 2011 г;

• XIV Latin American Workshop on Plasma Physics // held in Mar del Plata, Argentina, 2011;

• 3-й Международный конгресс по радиационной физике и химии конденсированных сред, сильноточной электронике и модификации материалов пучками заряженных частиц и потоками плазмы, Томск, 17-21 сентября 2012г;

• Международная конференция "Радиационно-термические эффекты и процессы в неорганических материалах" - РТЭП 2012;

• IV Международный Крейнделевский семинар «Плазменная эмиссионная электроника», Республика Бурятия, 2012;

• Всевьетнамская научно-практическая конференция по «Фундаментальным и прикладным проблемам физики» - Нгхе Ан, Вьетнам, 2012;

• 11-я Международная конференция "Газоразрядная плазма и ее применения", Томск, 2013.

Публикации

Основные результаты работы опубликованы в 15 печатных трудах, включая 8 статьей в журналах, входящих в перечень ВАК, рекомендуемых для публикации основных результатов диссертаций на соискание ученых степеней кандидата наук, и 1 патент (Российской федерации).

Краткое содержание диссертации

Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, и приложения. Объем диссертации составляет 132 страниц, включая 78 рисунков, 15 таблиц и список литературы из 74 наименований.

В первой главе проведен краткий обзор экспериментальных и теоретических работ по формированию и транспортировке интенсивных электронных пучков в диодах, заполненных плазмой; описываются электронные источники сильноточного микросекундного пучка, субмиллисекундного интенсивного пучка и используемые методы моделирования транспортировки интенсивного низкоэнергетического электронного пучка в плазменных диодах этих источников.

С применением математических моделей проводится тестирование математических моделей и программ, исследуется влияние неоднородности плазменного канала на распределение плотности тока сильноточного электронного пучка.

Во второй главе проводится исследование трансформации слаборелятивистского сильноточного электронного пучка в аксиально-неоднородном магнитном поле, сформированном обратным токопроводом в виде плоских шин или шпилек, прикрепленных к коллектору-мишени. Моделирование проводится в условиях зарядовой нейтрализации (Модель I), что соответствует условиям эксперимента, и методом крупных частиц с использованием 2-х и 3-х мерных кодов КАРАТ (Модель II). Исследуется влияние токовой нейтрализации и геометрии обратных токопроводов, тока пучка и градиента ведущего магнитного поля на преобразование круглого сечения электронного пучка в квазипрямоугольное.

В третьей главе проводится численное исследование использования ферромагнитной вставки для фокусировки и управления распределением плотности тока пучка. Численно исследуется влияние геометрических размеров и свойств материала цилиндрических вставок (сплошной и полой) на распределение плотности пучка на коллекторе в аксиально-симметричном магнитном поле и в магнитном поле обратного токопровода. Проводится сравнение с экспериментом.

В четвертой главе проводятся оценки времени зарядовой нейтрализации электронного пучка и плотности плазменного канала. Методом крупных частиц с использованием кода КАРАТ (Модель II) исследуется транспортировка интенсивных электронных пучков в плазменном канале.

Теоретически исследуется влияние вторичной ионно-электронной эмиссии с поверхности эмиссионного электрода на токи в канале транспортировки.

В заключении сформулированы основные результаты диссертационной работы, представлен личный вклад автора, выражены благодарности.

В приложении представлены характеристики ферромагнитных материалов и таблицы расчетных автографов пучка от геометрических размеров ферромагнитных вставок.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Математическая модель и алгоритм расчёта трансформации нерелятивистского интенсивного электронного пучка круглого сечения в пучок квазипрямоугольного сечения в неоднородном магнитном поле обратного токопровода, прикрепленного к коллектору электронов. Трансформация осуществима, если напряженность магнитного поля сравнима по порядку величины с собственным магнитным полем пучка и зависит от геометрии токопровода, уровня токовой нейтрализации и градиента ведущего магнитного поля в области токопровода.

2. Математическая модель и алгоритм расчёта фокусировки осесимметричного нерелятивистского интенсивного электронного пучка и перераспределения плотности тока (энергии) по его сечению с помощью ферромагнитной вставки, расположенной непосредственно за мишенью. Расчёты подтвердили возможность улучшения однородности распределения плотности энергии по сечению пучка путём подбора геометрии и магнитных свойств материала вставки.

3. Результаты численного моделирования (с применением PIC кода КАРАТ) транспортировки интенсивного электронного пучка в плазменном канале без внешнего магнитного поля. Радиально-неоднородное распределение плотности плазмы в канале обуславливает радиально неоднородное распределение плотности тока транспортируемого пучка.

4. Теоретическая модель, учитывающая баланс токов в плазменном канале, создаваемом электронным пучком, транспортируемым в слабом магнитном поле (когда циклотронная частота оос меньше частоты плазменных колебаний (ор). Теоретические зависимости подтвердили, что увеличение тока эмиссии в электронном источнике с плазменным катодом связано с ионно-электронной эмиссии с поверхности эмиссионного электрода.

Глава 1. Краткий обзор литературы и описание методики

расчетов

Низкоэнергетические (10-30 кэВ) интенсивные электронные пучки с высокой плотностью энергии находят применение в различных технологических процессах, связанных с изменением структурного состояния и функциональных свойств поверхности материалов и изделий [6-16].

В импульсном электронном источнике [1, 16-17] со взрывоэмисионным катодом получены сильноточные (до 25 кА) микросекундные (до 5 мкс) электронные пучки с плотностью энергии до 20 Дж/см . Для формирования интенсивного (до 300 А) субмиллисекундного (до 200 мкс) низкоэнергетического (до 20 кэВ) электронного пучка с плотностью энергии до 100 Дж/см разработаны импульсные электронные источники с плазменным катодом [2, 18-21, 23].

Одной из основных проблем успешного применения импульсных электронных источников является разработка надежных и эффективных методов транспортировки и управление параметрами электронных пучков с большой плотностью энергии. Сложность этих задач обусловлена тем, что интенсивный пучок электронов-имеет сильные электрическое-и магнитное поля,-которые к тому же существенно зависят от параметров плазмы, меняющихся во времени, как и параметры пучка. При низкой энергии электронов транспортировка интенсивного электронного пучка в плазменном канале к мишени представляет значительные трудности из-за необходимости подавления линчевания электронного пучка. Теоретический подход к решению обозначенных проблем основан на аналитическом исследовании и численном моделировании основных физических процессов в плазменном канале при транспортировке низкоэнергетического пучка большой мощности к коллектору или мишени, где происходит утилизация энергии пучка.

Исследованию формирования и транспортировки интенсивных электронных пучков посвящено огромное число оригинальных работ и целый ряд книг и монографий [22, 24-26, 30]. Ввиду значительных математических трудностей

аналитическая теория таких пучков разработана для ограниченного класса задач с большим числом упрощающих предположений. Поэтому для решения задач, как общего, так и конкретного характера всё чаще применяются методы численного моделирования.

Исследование транспортировки релятивистского электронного пучка было проведено в работах Колесникова [28, 29]. Показано, что уравнение огибающей релятивистского электронного пучка малой и большой плотности может быть записано в виде обыкновенного дифференциального уравнения, описывающего радиальное движение граничных частиц пучка в эффективном потенциальном поле. Для релятивистского электронного пучка малой плотности сформулированы аналитические выражения, описывающие радиальную эволюцию пучка в трех различных режимов транспортировки:

Теоретическое исследование транспортировки нерелятивистского электронного пучка при различных конфигурациях внешнего аксиально-симметричного поля в трубе дрейфа с учетом нарабатываемой пучком плотности плазмы и уровня токовой нейтрализации проведено в работах Григорьева В.П., Коваль Т. В., и др. [31, 32]. Показано, что при транспортировке компенсированного по заряду электронного пучка .существенную роль играет неоднородность внешнего магнитного поля. При этом радиус огибающей транспортируемого пучка и продольная скорость электронов зависят от уровня градиента магнитного поля, от соотношения межфокусного расстояния и ширины градиента, параметров пучка на входе. С помощью изменения величины магнитного поля и его градиента можно управлять сечением пучка на выходе, соответственно, плотностью тока пучка на коллекторе и продольной скоростью электронов.

Для описания процессов в пучково-плазменных системах применяются различные физические и математические модели. В работе Тараканова В.П., Шустина У.Г. [33] исследуется динамика пучковой неустойчивости в ограниченном объеме плазмы при слабом магнитном поле, которая приводит к росту потенциала плазмы, в области занятой пучком и сильному нагреву

электронов в приосевой области. Электроны этой области создают дополнительный ток электронов из плазмы на торцы системы, приводящий к появлению градиента потенциала между областью, занятой пучком, и периферийной областью плазмы, что приводит к ускорению потока ионов по нормали к оси системы.

В работе Григорьева В.П., Вагина Е.С., Офицерова В.В. [27] рассмотрен процесс транспортировки электронного пучка в камере, заполненной плазмой низкого давления, в магнитном поле. Исследование проведено на основе самосогласованной математической модели, учитывающий динамику зарядовой и токовой нейтрализации электронного пучка, а также изменение его параметров в процессе транспортировки. Численное исследование проведено с использованием метода макрочастиц. Проведена оценка влияния неустойчивости типа «змейка» на поперечные размеры электронного пучка.

В работах Филатова P.A. [34] и Барабанова В.Н. [35] проводится моделирование колебательных процессов в пучково-плазменных системах при формировании виртуального катода (ВК). Экспериментальное и численное исследование энергетических потерь при транспортировке сильноточного низкоэнергетического пучка рассмотрено в работах Коваль Т.В., Григорьева В.П. и ОзураГ.Е. [36, 37, 60].

Исследования процессов ионизации и формирования плазменного канала при низких давлениях рабочего газа (< 1 Па) ионизации газа низкоэнергетическим (10-30 кэВ) субмиллисекундным электронным пучком проводится в работах Григорьева В.П., Звигинцева И.Л. [38, 39]. Показано, что динамика зарядовой нейтрализация связана со скоростью роста тока пучка, внешнего магнитного поля, энергии электронов и давления рабочего газа.

Исследование токовой нейтрализации проводится в работе Григорьева В.П. и Офицерова В.В. [40], которая возникает на фронте тока пучка в результате возбуждения электрического поля. Численно показано, что обратный ток электронов зависит от крутизны переднего фронта тока пучка, от внешнего магнитного поля и плотности плазмы.

В работах Астрелина В. Т. и Григорьева C.B. [41-44] представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований по генерации и транспортировке импульсного (100 мкс) низкоэнергетического (10-15 кэВ) пучка формируемого в диоде с сеточным плазменным катодом и открытой границей анодной плазмы. Был проведен расчет углового разброса электронов, извлеченных через сетку плазменного катода, имеют угловой разброс по скоростям, что приводит к существенным (до 40 - 50%) токовым потерям пучка при транспортировке его в пространстве дрейфа в слабых (3,6 млТ) магнитных полях или в отсутствие внешнего магнитного поля [42, 44].

Управление параметрами пучка, в том числе его формой и распределением плотности энергии в поперечном сечении является актуальной задачей. Например, при обработке крупногабаритных изделий приходится сканировать пучок по их поверхности. В этом случае наиболее рациональной является прямоугольная (квазипрямоугольная) форма поперечного сечения пучка, позволяющая увеличить шаг сканирования и, следовательно, производительность процесса. В то же время с точки зрения формирования пучка и из конструктивных соображений удобнее аксиально-симметричные электронные пушки. Таким образом, во избежание значительных потерь тока данную трансформацию пучка целесообразно осуществлять на коротком отрезке (несколько см) в конце канала транспортировки. В сильноточных электронных источниках аксиально-неоднородное магнитное поле может быть сформировано обратным токопроводом в виде плоских шин или шпилек, прикрепленных к коллектору.

Впервые такая идея была предложена в ИСЭ СО РАН Озуром Г.Е. и экспериментально подтверждена им и Карликом КВ. [62]. И уже в развитие этого метода в настоящей диссертационной работе проводились численные расчёты (Глава 2).

Традиционно актуальной является также задача фокусировки сильноточных электронных пучков. При этом обычно используется соответствующая конфигурация внешнего ведущего магнитного поля. Однако, увеличение напряженности ведущего магнитного поля в области мишени часто бывает

затруднительно и/или неудобно. Как правило, это затруднение обусловлено тем, что в установках, предназначенных для поверхностной обработки материалов и изделий, электронная пушка присоединяется к вакуумной камере существенно больших размеров. В этом случае предпочтительнее использовать «пассивную» фокусировку пучка, осуществляемую с помощью ферромагнитных вставок, «стягивающих» на себя силовые линии внешнего ведущего магнитного поля. Изменением геометрии и магнитной проницаемости вставок можно менять плотность энергии пучка за счёт изменения его диаметра, а также распределение плотности энергии по сечению пучка, W(r), с целью достижения максимально возможной однородности. Изучение закономерностей такой фокусировки является тем более актуальным, что при решении ряда практических задач необходимо облучать изделия из материалов, обладающих ферромагнитными свойствами. К числу таких задач, например, относится финишная полировка штампов сложной формы, изготовляемых, как правило, из легированных сталей и твердых сплавов.

Данный метод фокусировки и управления распределением плотности энергии по сечению пучка с помощью ферромагнитной вставки был впервые предложен и реализован в ИСЭ СО РАН Озуром Г.К с коллегами [3]. В развитие этого метода проводились численные расчёты (Глава 3).

В экспериментальных работах, проводимых Григорьевым С. В. с коллегами [4,41,45], при исследовании генерации субмиллисекундного низкоэнергетического (15-20кэВ) электронного пучка в диоде с сеточным плазменным катодом и открытой границей анодной плазмы было обнаружено, что ток пучка может существенно (в некоторых случаях кратно) увеличиваться. Усиление тока эмиссии объясняется возникающей на поверхности эмиссионного электрода ионно-электронной эмиссией. Теоретическая модель разрабатывалась для исследования влияния ионно-электронной эмиссии с поверхности эмиссионного электрода на токопрохождение в электронном источнике (Глава 4).

В предварительных экспериментах [5] в отсутствие внешнего магнитного поля получен низкоэнергетический электронный пучок с амплитудой тока до 1 кА

и энергией 3,5 кДж при длительности импульса 150 мкс. Ускоряющее напряжение до 80 кВ прикладывалось между плазменным катодом и ускоряющим электродом, совмещенным с трубой дрейфа длиной 70 см и диаметром 16 см. Извлеченные электроны из плазменного эмиттера диаметром 14 см (с сеточной стабилизацией эмиссионной границы) транспортировались к коллектору в сформированном пучком плазменном канале. Численные расчеты (Глава 4) проведены для исследования влияния концентрации плазмы и ее радиального профиля на транспортировку интенсивного электронного пучка без магнитного поля.

1.1. Плазменные источники низкоэнергетического электронного пучка

Плазменные источники низкоэнергетических электронных пучков с высокой плотностью энергии разработаны в Институте сильноточной электроники СО РАН (ИСЭ СО РАН) и постоянно совершенствуются в настоящее время в ИСЭ СО РАН и за рубежом [17-19].

1.1.1. Источник короткоимпульсного сильноточного электронного пучка

В плазменном источнике низкоэнергетического сильноточного электронного пучка со взрывоэмиссионным катодом импульсный пучок с током 5-30 кА микросекундной (до 5 мкс) длительности формируется с плотностью тока до

■л

1 кА/см при энергии ускоренных электронов (10-30) кэВ [17].

В канале транспортировки пучка плазма создается предварительно с

11 13 3

концентрацией (10 - 10 ) см" специально разработанной системой на основе разряда Пеннинга [46]. После возбуждения взрывной электронной эмиссии ускоряющее напряжение сосредотачивается в двойном электрическом слое между катодной и анодной плазмами. Напряженность электрического поля на катоде Ег, при котором происходит взрывная электронная эмиссия, зависит от длительности фронта ускоряющего напряжения хф (до 500 не): чем меньше тф, тем выше Ег. Электрический пробой между катодом и анодом электронного источника

диодного промежутка обуславливает ограничение длительности импульса тока пучка [17].

Схема источника электронов со взрывоэмиссионым катодом показана на рис. 1.1.

Рис. 1.1. Схема источника электронов со взрывоэмиссионым катодом [17]: 1 - катод; 2 -анодный узел; 3 - коллектор; 4 - изолятор; 5 - катодная плазма 6 - анодная плазма; 7 -искровые источники; 8 - диафрагма

Плазменный анод формировался предварительно с помощью сильноточного (12-20)кА отражательного разряда в аргоне при давлении /?~0.1Па. Пучок формировался в двойном слое (ДС) между взрывоэмиссионной катодной плазмой

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Ле Ху Зунг, 2013 год

Список литературы

1. Озур, Г.Е. Источник широкоапертурных низкоэнергетических сильноточных электронных пучков с плазменным анодом на основе отражательного разряда / Г.Е. Озур, Д.И. Проскуровский, К.В. Карлик // Приборы и техника эксперимента. - 2005. - № 5. - С. 1-8.

2. Девятков, В.Н. Получение сильноточных низкоэнергетических электронных пучков в системах с плазменным эмиттером / В.Н. Девятков, H.H. Коваль, П.М. Щанин // Известия высших учебных заведений. - 2001. - № 9. - С. 3643.

3. Karlik, K.V. The Use of Ferromagnetic Inserst for Control of Energy Density Profile of High-Current Electron Beam / K.V. Karlik, G.E. Ozur, L.A. Zyulikova // Известия высших учебных заведений. Физика. - 2012. - Т. 55. - №10/3. - С. 150-153.

4. Григорьев, C.B. Эффект усиления эмиссии при генерации низкоэнергетического субмиллисекундного электронного пучка в диоде с сеточным плазменным катодом и открытой границей анодной плазмы /C.B. Григорьев, В.Н. Девятков, H.H. Коваль, А.Д. Тересов // Письма в ЖТФ. -2010. - Т. 36. - Вып. 4. - С. 23-31.

5. Воробьев, М.С. Источник электронов с много дуговым плазменным эмиттером / М.С. Воробьев, В.Н. Девятков, В.В. Денисов, С.А. Гамермайстер, Н.Н.Коваль, С.А. Сулакшин, В.В. Шугуров, В.В. Яковлев // Труды IV международного Крейнделевского семинара «Плазменная электроника». -2012.-С. 29-33.

6. Марков, А.Б. Установка РИТМ-СП для формирования поверхностных сплавов / А.Б. Марков, A.B. Миков, Г.Е. Озур, А.Г. Падей // Приборы и техника эксперимента. -2011.-№6.-С. 122-126.

7. Иванов, Ю.Ф. Низкоэнергетические электронные пучки субмиллисекундной длительности: получение и некоторые аспекты применения в области

материаловедения / Ю.Ф. Иванов, Н.Н. Коваль // Известия высших учебных заведений. Физика. - 2004. - № 1. - С. 1-22.

8. Иванов, Ю.Ф. Усталостная долговечность стали мартенситного класса, модифицированной высокоинтенсивными электронными пучками / Ю.Ф. Иванов, Д.А. Бессонов и др. / Новокузнецк: Изд-во «Интер-Кузбасс», 2011. -259 с.

9. Ivanov, Y.F. Pulsed electron-beam treatment of WC-TiC-Co hard-alloy cutting tools: wear resistance and microstructural evolution / Y.F. Ivanov, V.P. Rotshtein, D.I. Proskurovsky, P.V. Orlov, K.N. Polestchenko, G.E. Ozur, I.M. Goncharenko // Surface and coating technology. - 2000. - Vol. 125 (1-3). - P. 251-256.

10. Грибков, B.A. Перспективные радиационно-пучковые технологии обработки материалов / B.A. Грибков, Ф.И. Григорьев, Б.А. Калин и др. / - М.: Круглый год, 2001.-528с.

11. Engelko, V., Yatsenko В., Mueller G., Bluhm H. Pulsed electron beam facility (GESA) for surface treatment of materials // Vacuum. -2001. -V. 62/2-3. -P. 211-216.

12. Иванов, Ю.Ф. Низкоэнергетические электронные пучки субмиллисекундной длительности воздействия: получение и некоторые аспекты применения в области материаловедения / Ю.Ф. Иванов, Н.Н. Коваль // «Структура и свойства перспективных металлических материалов». - Под ред. А.И. Потекаева. - Томск: Изд-во НТЛ, 2007. - С. 345-382.

13. Коваль, Н.Н. Наноструктурирование поверхности металлокерамических и керамических материалов при импульсной электронно-пучковой обработке / Н.Н. Коваль, Ю.Ф. Иванов // Известия ВУЗов. Физика. - 2008. - № 5. - С. 6070.

14. Белов, А.Б. Сильноточные импульсные электронные пучки для авиационного двигателестроения / А.Б. Белов, О.А. Быценко, А.В. Крайников, А.Ф. Пьвов, А.С. Новиков, А.Г. Пайкин, А.Д. Теряев, Д.А. Теряев, К.И. Твагенко, В.А. Шулов, В.И. Энгелько / Под общей редакцией: д.т.н. Новикова А.С., д.ф-м.н. Шулова В.А., д.т.н. Энгелько В.И. / М.: Изд-во, Дипак, 2010. - 292с.

15. Коваль, Н.Н. Установка для обработки поверхности металлов электронным пучком / Н.Н. Коваль, П.М. Щанин, В.Н. Девятков и др // ПТЭ. - 2005. - В. 1. - С.135-140.

16. Ozur, G.E. Production and application of low-energy high-current electron beams / G.E. Ozur, D.I. Proskurovsky, V.P. Rotshtein, A.V. Markov // Laser & Particle Beams. - Vol. 21. - No. 2. 2003. - PP. 157-174.

17. Озур, Г.Е. Источники низкоэнергетических сильноточных электронных пучков на основе пушек с плазменным анодом и взрывоэмиссионным катодом: диссертация д-ра техн. наук: 05.27.02 /Озур Григорий Евгеньевич. -Томск, 2008. - 287 с.

18. Коваль, Н.Н. Источники низкотемпературной плазмы и электронных пучков на основе дуговых разрядов низкого давления с полым анодом: диссертация д-ра техн. наук (в виде научного доклада): 05.27.02 / Коваль Николай Николаевич. - Томск, 2000. - 74 с.

19. Оке, Е.М. Источники электронов с плазменным катодом / Томск: Изд-во НТЛ. -2005.-216 с.

20. Крейндель, Ю.Е. Плазменные источники электронов /М: Энергоатомиздат, 1977. - 145 с.

21. Девятков, В.Н. Генерация и транспортировка сильноточных низкоэнергетичных электронных пучков в системе с газонаполненным диодом / В.Н. Девятков, Н.Н. Коваль, П.М. Щанин // ЖТФ. - 1998. - Т. 68. -№ 1,- С. 44-48.

22. Диденко, А.Н. Мощные электронные пучки и их применение / А.Н. Диденко, В.П. Григорьев, Ю.П. Усов / - М.: Атомиздат, 1977. - 210 с.

23. Коваль, Н.Н., Эмиссионная электроника / Н.Н. Коваль, Е.М. Оке, Ю.С. Протасов, Н.Н. Семашко / - М.: МГТУ им Баумана. - 2009. - 595 с.

24. Месяц, Г.А. Импульсный электрический разряд в вакууме / Г.А. Месяц, Д.И. Проскуровский / - Новосибирск: Наука. - 1984. - 256 с.

25. Голант, В.Е. Основы физики плазмы / В.Е. Голант, А.П. Жилинский, И.Е. Сахаров / - М.: Атомиздат. - 1977. - 384 с.

26. Олдер, Б. Вычислительные методы в физике плазмы / Б. Олдер, С. Фернбах, М. Ротенберг / - М: Мир. - 1974. - 334с.

27. Григорьев, В.П. Исследование зарядовой и токовой нейтрализации низкоэнергетического сильноточного электронного пучка во внешнем магнитном поле при инжекции в плазму / В.П. Григорьев, Е.С. Вагин, В.В. Офицеров // Известия ТПУ. - 2011. - № 2. - Т. 310. - С. 81-88.

28. Колесников, Е.К. Особенности поперечной динамики релятивистского электронного пучка малой плотности, распространяющегося в плазме продольно внешнему магнитному полю / Е.К. Колесников, A.C. Мануйлов // Журнал технической физики. - 2009. - Т.79. - Вып. 7. - С. 92-95.

29. Колесников, Е.К. Поперечная динамика релятивистского электронного пучка большой плотности, распространяющегося в плазме продольно внешнему магнитному долю / Е.К. Колесников, A.C. Мануйлов // Журнал технической физики. - 2009. - Т.79. - Вып. 8. - С. 104-109.

30. Незлин, М.В. Динамика пучков в плазме / М.: Энергоиздат, 1982. - 262 с.

31. Григорьев, В.П. Исследование транспортировки и фокусировки низкоэнергетического электронного пучка в ионизованном аргоне низкого давления / В.П. Григорьев, Т.В. Коваль, В.Р. Кухта, П. Рахарджо, К. Уемура /'/' Журнал технической физики. - 2008. - Вып. 1. - Т. 78. - С. 104-108.

32. Grigoryev, V.P. Plasma channel forming and an electron beam transporting in the with the pressure gradient in the external magnetic field / V.P. Grigoryev, T.V. Koval, A.V. Kozlovskych, A.G. Potashev // Труды 13-го Международного симпозиума по сильноточной электронике, Томск, 25-29 июля 2004. - Томск: Изд-во ТПУ. - С. 33-36.

33. Тараканов, В.П. Динамика пучковой неустойчивости в ограниченном объеме плазмы: численный эксперимент / В.П. Тараканов, У.Г. Шустин // Физика плазмы. - 2007. - Т.ЗЗ. - № 2. - С. 151-158.

34. Филатов, P.A. Моделирование колебательных процессов в пучково-плазменной системе с виртуальным катодом в газонаполненном

пространстве взаимодействия / Р.А. Филатов, А.Е. Храмов // Физика плазмы. - 2011. - Т.37. - № 5. - С. 42SM43.

35. Барабанов, В.Н. Пучковый разряд, возбуждаемый распределенным виртуальным катодом / В.Н. Барабанов, А.У. Дубинов, М.В. Лойко, С.К. Сайков, В.Д. Селемир, В.П. Тараканов // Физика плазмы. - 2011. - Т.38. - № 2.-С. 189-199.

36. Григорьев, В.П. Формирование и транспортировка низкоэнергетических сильноточных электронных пучков в плазмонаполненном диоде во внешнем магнитном поле / В.П. Григорьев, Т.В. Коваль, Г.Е. Озур // Журнал технической физики. - 2010. - Т. 80. - Вып. 1. - С. 103-109.

37. Ozur, G.E. Losses of Low-Energy, High-Current Electron beam at its Transportation through Plasma Channel / G.E. Ozur, S.A. Popov, M.N. Lazutkin // Proc. of the 13th Symposium on High Current Electronics. - Tomsk, Russia, Sept 21-26, 2008.-P. 47-50.

38. Zvigintsev, I.L. Leading Edge Erosion of Low-Energy Electron Beam during Transport into Neutral Gas / I.L. Zvigintsev, V.P. Grigoriev // Известия Вузов. Физика. - 2012. - Т. 55. - № 10/3.

39. Григорьев, В.П.. Модель образования плазменного канала низкоэнергетическим пучком в аргоне низкого давления / В.П. Григорьев, И.Л. Звигинцев // Известия Томского политехнического университета. -2011.-Т. 319,-№2.-С. 88-93.

40. Grigoryev, V.P. Study of Transfering high-Current Electron Beam in Plasma / V.P. Grigoryev, E.S. Vagin, V.V. Ofitserov // Известия Вузов. Физика. -2012. - Т. 55.-№ 10/3.-P. 92-96.

41. Григорьев, С.В. Исследование влияния ионно-электронной эмиссии на характеристики электронного источника с плазменным катодом / С.В. Григорьев, В.Н. Девятков, Н.Н. Коваль, П.В. Москвин, А.Д. Тересов // Труд III международного Крейнеделевского семинара «Плазменная эмиссионная электроника». - Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СО РАН. - 2009. - С. 37-44.

42. Григорьев, С.В. Исследование генерации и транспортировки субмиллисекундного электронного пучка, формируемого в диоде с плазменным катодом с сеточной стабилизацией плазменной границы и плазменным анодом с открытой подвижной границей / С.В. Григорьев, В.Т. Астрелин, И.В. Кандауров, Н.Н. Коваль, А.В. Козырев, П.В. Москвин, А.Д. Тересов // Труды IV Международного семинара «Плазменная эмиссионная электроника», г. Улан-Удэ, 25-30 июня, 2012. - С. 81-87.

43. Koval, N.N. Effect of intensified emission during the generation of a submillisecond low-energy electron beam in a plasma-cathode diode / N.N. Koval, S.V. Grigoryev, V.N. Devyatkov, A.D. Teresov, P.M. Schanin // IEEE Trans. Plasma Sci. - 2009. - Vol. 37. - № ю. - P. 1890-1896.

44. Teresov, A.D. Investigation of characteristics of sub-millisecond electron source with the plasma cathode and the opened boundary of anode plasma / A.D. Teresov, V.T. Astrelin, V.N. Devjatkov, N.V. Gavrilov, S.V. Grigoriev, I.V. Kandaurov, N.N. Koval // in Proc. 16th Symposium on High Current Electronics, Tomsk, Russia, 2010.-P. 92-95.

45. Григорьев, C.B. Плазменный эмиттер для субмиллисекундного электронного пучка на основе несимметричного отражательного разряда /' С.В. Григорьев, П.В. Москвин, А.Д. Тересов. // Труды IV Международного семинара «Плазменная эмиссионная электроника», г. Улан-Удэ, 25-30 июня, 2012. - С. 112-117.

46. Грановский, B.JI. Электрический ток в газе. Установившийся ток (Под ред. JI А Сена, В Е Голанта) / М.: Наука, 1971.-543 с.

47. Tarakanov, V.P. User's manual for code KARAT. - Springfield, VA: Berkley Research, 1992.

48. Удовиченко, С.Ю. Динамика компенсированных пучков заряженных частиц во внешнем магнитном поле и собственных полях // Журнал технической физики. - 1998. - Т68. - №8. - С. 106-109.

49. Озур, Г.Е. Формирование субмикросекундных низкоэнергетических сильноточных электронных пучков в пушке с плазменным катодом / Г.Е.

Озур, Д.И. Проскуровский // Письма в ЖТФ. - 1988. -Т.14. - Вып. 5. - С. 413-416.

50. Григорьев, В.П. Влияние магнитного поля токоотводящих систем на движение электронного пучка / В.П. Григорьев, Т.В. Коваль // Известия вузов. Физика. - 2006. - Т. 49. - № 5. - С. 44-47.

51. Рухадзе, A.A. Физика сильноточных релятивистских электронных пучков / A.A. Рухадзе, JT.C. Богданкевич, С.Е. Росинский и др. -М.: Атомиздат, 1980. - 165 с.

52. Александров, А.Ф. Основы электродинамики плазмы / А.Ф. Александров, JI.C. Богданкевич, A.A. Рухадзе - М.: Высш. шк., 1978.

53. Девидсон, Р.. Теория заряженной плазмы. - М.: Мир, 1978. - 215 с.

54. Жаринов, A.B. Стационарное распределение плазмы вокруг электронного пучка / A.B. Жаринов, Ю.Б. Мовсесянц, Г.А. Тосунян //Физика плазмы. -1985, Т.11, № 6, С. 694 -700.

55. Tumanski, S. Handbook of magnetic measurements. Изд-во CRC Press Taylor & Francis Group. - 398 p.

56. Горелик, С.С. Материаловедение полупроводников и диэлектриков: Учебник для вузов /' С.С. Горелик, М.Я. Дашевский. - М.: МИСИС, 2003. - 480 с.

57. Bartlett, P.L. Calculation of elctron-impact total-ionization cross sections / P.L. Bartlett, A.T. Stelbovics // Phisycal review A 66, 012707 (2002). - 10 pp.

58. Метель, A.B. Характеристики источника пучка быстрых нейтральных атомов при инжекции в него через эмиссионную сетку электронов из вакуумной камеры / A.B. Метель, С.Н. Григорьев, Ю.А. Мельник, В.П. Болбуков // Приборы и техника эксперимента. - 2012. - № 2. - С. 149-154.

Список публикаций автора по теме диссертации

59. Озур, Г.Е., Пат. 2446504 Cl Российская Федерация, МПК H01J. Сильноточная электронная пушка / Г.Е. Озур Г.Е., К.В. Карлик, Т.В. Коваль, Jle Ху Зунг; заявитель и патентообладатель Учреждение Российской академии наук Институт сильноточной электроники Сибирского отделения

РАН. — № 2010132621; заявл. 03.08.2010; опубл. 27.07.2012. Бюл. №9.-6 е.: ил. 3.

60. Григорьев, В.П. Исследование основных механизмов энергетических потерь транспортируемого электронного пучка в плазменных системах / В.П. Григорьев, Т.В. Коваль, Х.З. Jle // Известия вузов. Физика. - 2009. - Т. 52. -№. 11/2.-С. 101-106.

61. Коваль, Т.В. Трансформация в канале транспортировки поперечного сечения электронного пучка компенсированного по заряду / Т.В. Коваль, Х.З. Ле // Известия Томского политехнического университета. - 2010. - Т. 317. - № 2. -С. 129-132.

62. Озур, Г.Е. Управление формой поперечного сечения нерелятивистского сильноточного электронного пучка с помощью обратных токопроводов / Г.Е. Озур, В.П. Григорьев, К.В. Карлик, Т.В. Коваль, Х.З. Ле // Журнал технической физики. - 2011. - Т. 81. - Вып. 9. - С. 100-104.

63. Коваль, Т.В. Влияние токовой нейтрализации и геометрии обратного токопровода на трансформацию низкоэнергетического сильноточного пучка в плазменном канале / Т.В. Коваль, Х.З. Ле // Известия Томского политехнического университета. - 2012. - Т. 320. - №. 2. - С. АЪ-41.

64. Коваль, Т.В. Моделирование транспортировки сильноточного низкоэнергетического электронного пучка в плазменном канале в неоднородном магнитном поле / Т.В. Коваль, Х.З. Ле // Известия вузов. Физика. - 2013. - Т. 56. - №. 1/2. - С. 103-108.

65. Koval, T.V. Investigation of the magnetic fields influence of coils, bus-bars, and ferromagnetic insert on the low-energy electron beam / T.V. Koval, H.D. Le // Известия вузов. Физика. - 2012. - T.55. - №. 12/2. - С. 189-192.

66. Le, H.D. Investigation of influence of the plasma channel inhomogeneity on current-passage of the low-energy high-current electron beam / H.D. Le, T.V. Koval // Известия вузов. Физика. - 2012. - T.55. - №. 12/2. - С. 193-196.

67. Коваль, Т.В. Исследование влияния ферромагнитной вставки на распределение плотности низкоэнергетического электронного пучка /

Т.В. Коваль, Х.З. Jle // Известия Томского политехнического университета. -2013. - Т.323. - № 2. - С. 127-131.

68. Коваль, Т.В. Численное исследование транспортировки низкоэнергетического электронного пучка в плазменном канале / Т.В. Коваль, Х.З. Ле // IV Международный Крейнделевский семинар «Плазменная эмиссионная электроника». - г. Улан-Удэ, 25-30 июня, 2012. - С.46-51.

69. Ле, Х.З. Динамика электронов плазмы на фронте тока пучка // Молодежь и современные информационные технологии: Сборник трудов VII Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. - Томск, 25-27 февраля 2009. - Томск: СПБ Графике, 2009. -С. 153-154.

70. Ле, Х.З. Исследование механизма энергетических потерь транспортируемого длинноимпульсного электронного пучка в плазменной системе // Молодежь и современные информационные технологии: Сборник трудов VIII Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. - Томск, 3-5 марта 2010. - Томск: СПБ Графике, 2010. - С. 170-171.

71. Le, H.D. Transformation of a circular, non-relativistic, high-current electron beam into a rectangular one / H.D. Le, V.P. Grigoriev, T.V. Koval, G.E. Ozur, K.V. Karlik // 16th International Symposium of High Current Electronics: Proceedings. -Tomsk, September 19-24, 2010. -Tomsk: Publishing House of the IOA SB RAS, 2010.-C. 116-119.

72. Ле, Х.З. Исследование влияния токовой нейтрализации и геометрии токопроводов на конфигурацию сильноточного электронного пучка на мишени в плазменной системе // Молодежь и современные информационные технологии: сборник трудов IX Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. - Томск, 11-13 Мая, 2011. - Томск: Изд-во СПБ Графике, 2011. - Т. 1. - С. 110-111.

73. Коваль, Т.В. Исследование влияния токовой нейтрализации и геометрии обратного токопровода на конфигурацию низкоэнергетического

сильноточного пучка в плазменном канале / Т.В. Коваль, Х.З. Jle // Физика низкотемпературной плазмы. Материалы Всероссийской (с международным участием) конференции. - Петрозаводск, 21-27 июня 2011. - Петрозаводск: ПетрГУ, 2011. - Т. 1. - С. 139-142.

Ле, Х.З. Токопрохождение электронов в источнике с плазменным эмиттером при отсутствии тормозящего потенциала коллектора / Х.З. Ле, Т.К. Фам // Международный научно-исследовательский журнал ISSN 2303-9868. -№7(14) 2013.-С. 37-40.

Приложение А. Ферромагнитные вставки

Таблица 3.5. Таблица характеристик ферромагнетиков

Материал Гс(К) Jo (Тл) M (A/m)

Fe 1043 0,175 139261

Со 1403 0,14 111408

Ni 631 0,051 40585

Fe4N 769 1,89 1504014

Nd2Fe14B 588 1,61 1281197

Sm2Fe17N3 749 1,54 1225493

Sm2Co17 1190 1,25 994718

SmCo5 1020 1,07 851479

Nio.gFeo.2 843 1,04 827606

CoPt 840 0,99 787817

Fe304 860 0,6 477465

gamma_Fe203 985 0,54 429718

СЮ2 396 0,49 389930

BaFei2Oi9 740 0,44 350141

Y3Fe5012 560 0,18 143239

Gdo.25COo.75 700 0,1 79577

(Ga0.92Mn0.08)As 170 0,07 55704

Organic ferromagnetic 0.6 0,02 15915

anpha_Fe203 960 0,003 2387

Sr2FeMo06 425 0,25 198944

Ni3Mn 773 1,0 795775

EuO 69.3 2,36 1878028

MnBi 633 0,73 580916

J0 — величина намагниченности единицы объёма при абсолютном нуле

температуры, называемая спонтанной намагниченностью. Тс — критическая

температура, выше которой ферромагнитные свойства исчезают, и вещество становится парамагнетиком, называемая точкой Кюри.

Таблица 3.6. Ведущее магнитное поле и автографы пучка на мишени при разных радиусах вставки (для сплошного ферромагнетика)

Я/(см)

В7

Автограф, на мишени

О

-0.2

Миг -0.205

-6 -3 0 3 6 X, см

6 3

° о

..... . ¥ ш. Ч • •

: V* Гъ \ ! / '

' \ ; /

.......... •

-0.2

Мю: -0.201

-6 -3 0 3 6 х, см

-0.2

М1п: -0.201

2,5

0.2 Min: -0.205

-6 -3 0 3 6

X, см

-0.2

Min: -0.211

-6 -3 0 3 6

X, см

Max: 0.773

-6 -3 0 3 6

X, см

Max: 0.684

7,5

Min: -0.300

Мах: 0.614 ^0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

0

-0.1

-0.2

-0.3

Мт: -0.355

-6 -3 0 3 6 х, см

Таблица 3.7. Таблица значений радиуса автографов на мишени при разных радиусах вставки (для сплошного ферромагнетика)

Я/(см) Радиус автографа на мишени гь (см) гь!гы)

0 5,8 0 1,364706

1 5,5 0,235294 1,294118

2 4,75 0,470588 1,117647

2,5 4,15 0,588235 0,976471

4 3,2 0,941176 0,752941

5 3,05 1,176471 0,717647

7,5 зд 1,764706 0,729412

10 3,3 2,352941 0,776471

12,5 3,6 2,941176 0,847059

17,5 4,2 4,117647 0,988235

20 4,38 4,705882 1,030588

30 4,8 7,058824 1,129412

40 5,05 9,411765 1,188235

50 5,15 11,76471 1,211765

100 5,18 23,52941 1,218824

Таблица 3.8. Ведущее магнитное поле и автографы пучка на мишени при разных радиусах вставки (для полого ферромагнетика)

Кд (см)

В7

Автограф на мишени

О

Мах: 0.648

|о.6

¡0.5 6

¡0.4 3

1о.з П 2 2 о 0

и.г 0.1 -3

0 -0.1 -6

-0.2

-0.3

Мт: -0.332

-6 -3 0 3 6 х, см

Мах: 0.659 0.6

МШ: -0.598

-6 -3 0 3 6 х, см

Мах: 0.657 ¡0.6

6 3

« О -6

• ¡/у**

.....-;.•

-6 -3 0 3 6 х, см

Мах: 0.664 0.6

5

о

6 3

О ! -3 ! -б!

0.4 Мт: -0.452

:'//VV

*Л\Ч /

-6-3 0 3 X, см

Max: 0.708

10.7

0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 э

■0.1 ■0.2 ■0.3

Min: -0.390

6 3

° о -6

/У.*-:-»:-■л-.::-:,-.-.-

-6 -3 0 3 6 X, см

4,8

Мах: 0.731 0.7

6 3

° О -6

. .........•.

................

" • M • » • *

-6 -3 0 3 6

X, см

Мах: 0.789

6 3

5

° о -6

......•

» . ч • * •• .•■•••. \ • •

/ : : ; Ч. -•.--*.*■......"V-

-6 -3 0 3 6

X, см

Мах: 0.885

6 3

2

« О -6

• ч •

•!í'( (¿Vi i

-0.2

Min: -0.203

• : :........ . .

: : /.••'"."'•. *: : •

: • и *;;:/

• \ ч ..■ • •

.......

-6 -3 0 3 6 х, см

-6 -3 0 3 6 х, см

Мах: 0.952 0.8 0.6 |0.4 0.2 0

-0.2

МШ: -0.200

Мах: 0.959 0.8 0.6 0.4 0.2 о

Мах: 0.354 0.3

0.2

0.1

О

-0.1

6

3

2 О 0

-3 -6

-6 -3 0 3 6 X, см

Внешний радиус 8 см, внутренний радиус 11/1.

Таблица 3.9. Таблица значений радиуса автографов на мишени при разных радиусах вставки (для полого ферромагнетика)

Яд (см) Радиус автографа на мишени гь (см) ЯЛ/гЬо Гь/Гьй

0 3,3 0 0,776471

1 3,38 0,235294 0,795294

2 3,75 0,470588 0,882353

3 4,2 0,705882 0,988235

4 4,7 0,941176 1,105882

4,8 5,04 1,129412 1,185882

6 5,48 1,411765 1,289412

7 5,75 1,647059 1,352941

7,5 5,84 1,764706 1,374118

7,75 5,86 1,823529 1,378824

8 5,8 1,882353 1,364706

Численные расчеты для сплошной и полой вставки при различных значениях длины вставки: таблицы автографов пучка на мишени (табл. 3.10, 3.12), таблицы соответствующих им радиусов (табл. 3.11, 3.13).

Таблица 3.10. Ведущее магнитное поле и автографы пучка на мишени при разных длинах вставки (для сплошного ферромагнетика)

/(см)

В7

Автограф на мишени

-0.2

Миг -0.205

6 3

5

° о -6

: / Г О \ ; *

1. *..........

-6 -3 0 3 6 х, см

1,5

Max: 0.632 0.6

Min: -0.395

6 3

5

° О -6

• •

-6 -3 0 3 6

X, см

Max: 0.696

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

0

-0.1

-0.2

Min: -0.274

-6 -3 0 3 6

X, cm

Max: 0.741

I?'7

4,5

-6 -3 0 3 6

X. см

Max: 0.773

Мах: 0.787

7,5

Мт: -0.217

-6 -3 0 3 6 х, см

Мах: 0.808 0.8

-6 -3 0 3 6 х, см

Таблица 3.11. Таблица значений радиуса автографов на мишени при разных длинах вставки (для сплошного ферромагнетика)

/(см) Радиус автографа на мишени гь (см) Шо ЫПо

0 5,8 0 1,364706

1,5 4 0,375 0,941176

3 3,35 0,75 0,788235

4,5 3,1 1,125 0,729412

6 3,05 1,5 0,717647

7,5 3 1,875 0,705882

9 2,98 2,25 0,701176

10 = 4 см

Таблица 3.12. Ведущее магнитное поле и автографы пучка на мишени при разных длинах вставки (для полого ферромагнетика)

I (см)

В7

Автограф на мишени

Мах: 0.354

0

-0.1

-0.2

Мт: -0.205

-6 -3 0 3 6 х, см

6 3

5

° О -6

Г •• о :: : • / :: •

-6 -3 0 3 6 х, см

: 0.600

6 3

г ° 0

-6

.«.. —* /

-6 -3 0 3 6 х, см

Max: 0.699

■0.360

6 3

° О -6

. .........»,

.•••........ •. •

• • • •• •. • •

: : t :•

\:Л S..///.

-6 -3 0 3 6

X, см

6 3

u О -6

■ .......

• . ж . ■

. . . •

Г;'//*""••. ЧЧ. :

v. -.. .'.. • •• >¿ ,.■ •

• •• • •• •

-6 -3 0 3 6

X, см

Max: 0.723

10.7

0.6 6

0.5

0.4 •5. 3

0.3 О 0

0.2 is -3

0.1

0 -6

-0.1

-0.2

-0.3

.............

■ /

• : у ••

: г- i о ; :

ill ч / Щ

Min: -0.324

•. ........