Принципы построения электронно-оптических систем мощных электронных приборов и методы их численного проектирования тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.04, доктор физико-математических наук Акимов, Павел Иванович

• Акимов, Павел Иванович
• доктор физико-математических наук
• 2002

Оглавление диссертации доктор физико-математических наук Акимов, Павел Иванович

ВВЕДЕНИЕ

Гл. 1. Физические принципы и методы проектирования ЭОС с глубокой рекуперацией электронных пучков для электронно-лучевых приборов коммутирующего типа

Введение

1.1. Основные требования к ЭОС современных электронно-лучевых коммутирующих приборов и возможные пути построения ЭОС

1.2. Принципы построения систем глубокого торможения высокопер-веансных электронных пучков и создание модели «пирсовских» ЭОС с торможением пучка для приборов коммутирующего типа

1.3. Методика расчета «пирсовских» систем с глубоким торможением, результаты численных и экспериментальных исследований неравноплечных вариантов ЭОС

1.4. Построение ЭОС для ЭЛП с рекуперацией на основе пирсовских неравноплечных ЭОС с антидинатронным электродом

1.4.1. Разработка алгоритмов и основы построения программ синтеза ЭОС с глубоким торможением пучка на поверхность

1.4.2. Особенности расчета ЭОС с торможением и антидинатронным электродом

1.4.3. Оптимизация синтезированных ЭОС методом численного моделирования

1.5. Экспериментальные исследования вариантов ЭОС с антидинатронным электродом и возможные варианты построения коммутирующих приборов на основе неравноплечных ЭОС

Выводы

Гл.2. Принципы конструирования неравноплечных ЭОС с защитным электродом и создание методики инженерного расчета ЭОС мощных коммутирующих приборов типа ЭЛВ

Введение

2.1. Эффекты при введении в ЭОС с торможением защитного электрода. Роль защитного электрода в подавлении вторичной эмиссии с коллектора и влияние его на первичный пучок

2.2. Вопросы проектирования неравноплечных пирсовских систем с защитным электродом

2.3. Результаты численного проектирования и оптимизации систем глубокого торможения пучка с защитным электродом

2.4. "Триодные" варианты ЭОС с торможением на основе пирсовских ЭОС с защитным электродом

2.5. Методика инженерного расчета пирсовских неравноплечных систем для мощных коммутирующих приборов типа ЭЛВ

Расчет ЭОС с ленточными пучками для многолучевых ЭЛВ

Выводы

Гл.З. Анализ влияния вторичной эмиссии, отраженных электронов и ионов в системах с торможением пучка на коллекторные системы открытого типа

Введение

3.1. Алгоритмы учета вторичной эмиссии в программах численного анализа ЭОС

3.2. Расчет влияния вторичной эмиссии на распределение потенциала и глубину минимума в одномерных диодах с торможением

3.3. Анализ влияния вторичных электронов в пирсовских системах с антидинатронным или защитным электродами

3.4. Ионы в пирсовских системах с антидинатронным или защитным электродами

Выводы

Гл.4. Проблемы численного проектирования электронных пушек для мощных электронно-лучевых приборов

Введение

4.1. Проектирование ЭОС мощного пучково-плазменного СВЧ прибора с магнитным сопровождением пучка

4.1.1. Расчет и моделирование ЭОС пушки и системы магнитной транспортировки электронного пучка в 111111 СВЧ

4.1.2. Численный анализ влияния встречного ионного потока на условия токоотбора и тепловой режим работы эмиттера в ЭОС Г1П

4.2. Вопросы проектирования ЭОС для перспективных вариантов пуч-ково-плазменных приборов

4.2.1. Возможности создания ионно-защищенных ЭОС для пучково-плазменных приборов

4.2.2. Проектирование ЭОС для «пакетированных» вариантов пучково-плазменных приборов с оптимизированными конструкциями фокусирующих магнитных систем.

4.3. Возможности использования ионного фона для повышения тока электронного пучка. Предельные токи в диоде с инжекцией ионов в промежутке анод-катод

Выводы

Гл.5. Проектирования ЭОС инжекторов РЭП с высокой степенью компрессии пучка для электронно-лучевых устройств стационарного и квазистационарного режимов работы

Введение

5.1. Проблемы численного проектирования ЭОС инжектора РЭП с кольцевым катодом и электростатическим компрессором

5.2. Синтез РЭП в электростатическом компрессоре на основе геометризованных уравнений

5.3. Методика и результаты синтеза РЭП в электростатическом компрессоре

5.4. Методика синтеза электронной пушки, формирующей РЭП с требуемыми параметрами на входе в электростатический компрессор

Выводы

Гл.6. Проблемы численного проектирования ЭОС мощных электронных приборов и исследование точности алгоритмов и программ численного анализа высокопервеансных ЭОС

Введение

6.1. Проблемы численного проектирования ЭОС приборов и устройств технологического назначения с интенсивными электронными пучками и исследование точности их численного анализа

6.2. Тестирование программ анализа на точных решениях

6.3. Пути повышения точности численного проектирования

6.4. Влияние ионного фона на формирование электронного пучка в прикатодной области электронных пушек

Выводы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Принципы построения электронно-оптических систем мощных электронных приборов и методы их численного проектирования»

Состояние и основные тенденции развития важнейших направлений науки и техники, включая современную технологию, вакуумную и плазменную СВЧ электронику, проблемы управляемого термоядерного синтеза, лазерной техники и целого ряда других технических и научных отраслей, во многом определяются разработкой и совершенствованием мощных приборов и устройств, построенных на основе использования интенсивных пучков электронов. В настоящее время общепризнанно, что пучки электронов, используемые и ранее в качестве основного рабочего элемента разнообразнейших электровакуумных приборов, являются одним из наиболее перспективных средств преобразования и транспортировки энергии, передачи ее к объекту воздействия и многого другого.

Разработка разнообразнейших установок, в которых в качестве рабочего инструмента применяются стационарные и импульсные электронные пучки мощностью от десятков киловатт до мегаватт и более позволило реализовать многие важнейшие технологические процессы, определяющие современное состояние техники и научно-технический прогресс в целом. Можно упомянуть, например, получение тугоплавких и сверхчистых материалов, необходимых в передовых технологических производствах, включая космическое и полупроводниковое, различные виды термообработки и модификации поверхности, плазмохимический синтез. В современной ускорительной технике и физике высоких энергий интенсивные плотные электронные потоки используются для разогрева плазмы в установках управляемого термоядерного синтеза, коллективного ускорения тяжелых частиц, электронного охлаждения протонных пучков высокой энергии в накопительных системах [1].

Важнейшее значение в последние годы приобрели работы по созданию пучково-плазменных усилителей и генераторов (ППУ и 11111) СВЧ сигналов на основе использования интенсивных электронных пучков, взаимодействующих с плазмой в гибридных плазменно-резонаторных системах [2-4], включая теоретические разработки проблем электронно-ионной и плазменной оптики плотных пучков, возникающих при создании этих приборов. Высокие параметры пучково-плазменных усилителей и генераторов СВЧ по сравнению с электровакуумными аналогами определяются эффективностью пространственного взаимодействия пучка с плазмой, и длительным синхронизмом пучка с волнами гибридных замедляющих структур [5].

Использование принципа глубокой рекуперации энергии тщательно сформированных интенсивных электронных пучков [6] позволило создать новый класс мощных электронных коммутирующих приборов - электроннолучевых вентилей [7-9], обладающих высоким КПД и малым внутренним сопротивлением и превосходящих полупроводниковые аналоги по таким важнейшим характеристикам, как управляемость, высоковольтность, частотные свойства, и, вследствие этого, успешно применяемых в настоящее время в сильноточной электротехнике [10-12]. Принцип построения электроннолучевых вентилей (ЭЛВ) — был предложен в 1967 г. Г. И. Будкером и В. И. Переводчиковым [6]. ЭЛВ — сильноточные электровакуумные приборы, применяемые для коммутации и регулирования в мощных высоковольтных электрических схемах, таких как системы электропитания электроннолучевых технологических установок, пылеулавливающих электрофильтров, инжекторов сильноточных ускорителей и т. п. При этом ЭЛВ используются для формирования импульсов большой длительности (миллисекунды и секунды) или защитной коммутации цепей постоянного тока. Для достижения высокого КПД работы прибора в схеме и возможности рассеивания значительной мощности электродами прибора, что необходимо для коммутации больших мощностей, в основу принципа построения прибора положены отбор тока повышенным анодным напряжением, тщательное формирование электронного потока и торможение пучка (желательно, глубокое) на коллекторе прибора. Само название прибора подчеркивает его назначение и, в отличие от классических сеточных ламп, высокое качество формирования электронного потока. В связи с тем, что в ЭЛВ отбирающее пучок напряжение прикладывается к зазору между катодом и анодом пушки (ускоряющим электродом [6-9]), а высокое коммутируемое напряжение падает на промежутке между ускоряющим электродом и коллектором, то последний промежуток должен быть больше (желательно значительно больше), чем первый. Таким образом, основной задачей при разработке ЭЛВ явилось создание электронно-оптических систем (ЭОС) прибора с существенно различной длиной промежутков ускорения и торможения электронного пучка, иначе говоря, с разномасштабными областями ускорения и торможения пучка, названных в дальнейшем неравнойлечными ЭОС [7,13-16].

Уже первые результаты практической реализации принципов, заложенных в основу нового класса приборов [7,17,20], показали их несомненные преимущества по сравнению с параметрами коммутирующих и модулирующих тетродов в традиционном сеточном исполнении. Однако используемые в этих первых конструкциях ЭЛВ типы ЭОС (с коллектором в виде цилиндра Фарадея [17] или с центробежно-электростатическим формированием электронного пучка) [18-20] не позволяли реализовать все возможности, заложенные в принцип построения приборов нового класса.

Отсюда с очевидностью следует, что создание новых, более совершенных электронно-оптических систем формирования интенсивных электронных пучков и непосредственно связанное с этим создание новых физических принципов построения и методик расчета таких ЭОС является несомненно актуальной и практически значимой задачей. При этом успехом решения сформулированной задачи и будет в основном определяться уровень и параметры как перечисленных выше электронных приборов и устройств, так и многих других, основанных на использовании интенсивных электронных пучков. Кроме того выход на качественно новый уровень параметров многих серийно выпускаемых приборов (например, электронно-лучевых вентилей) требует создания на основе предложенных новых физических моделей адекватных им математических моделей, а для сокращения сроков разработки и создания оптимальных конструкций электронно-оптических систем необходимы разработка и постоянная модернизация программных средств для проведения современного численного моделирования.

Следует отметить, что в основе большинства публикаций по численному проектированию ЭОС для приборов с интенсивными пучками лежит использование в качестве основного инструмента такого проектирования программ и пакетов траекторного анализа электронных потоков в самосогласованных полях. Несмотря на развитие различных подходов авторами разных программ траекторного анализа к решению задачи расчета поля в анализируемых системах (с использованием конечно-разностных или конечно-элементных методов, а также методов интегральных уравнений либо функции Грина) учет пространственного заряда пучка реализован в разных программах достаточно стандартно. А именно, принято рассматривать стационарный электронный пучок в гидродинамическом приближении как сплошную заряженную среду, подверженную действию объемной лоренцевой силы и описываемую уравнениями движения и Максвелла. Стандартная постановка задачи траекторного анализа приведена детально в работах [21-25]. При-катодная особенность, связанная с бесконечной величиной пространственного заряда пучка, учитывается, как правило, путем использования в очень узкой области простейших одномерных аналитических решений (чаще всего -модели плоского диода), что не гарантирует, как показали проведенные исследования, приемлемой точности расчета анализируемых систем. Отсутствие учета физических особенностей конкретных анализируемых ЭОС (таких как криволинейность электродов, неравномерность параметров пучка и поля, разномасштабность систем и многих других) приводит также к погрешностям анализа, недопустимым с точки зрения требований, предъявляемых при практической реализации разрабатываемых систем. Это влечет за собой необходимость последующей дорогостоящей и трудоемкой экспериментальной доработки ЭОС на экспериментальных макетах и опытных образцах приборов.

В то же время в большинстве современных приборов, включая рассматриваемые в данной работе, практические задачи сводятся к проектированию существенно разномасштабных ЭОС, формирующих потоки различной протяженности с разным характером изменения поперечных размеров (высокая компрессия в инжекторах релятивистских электронных пучков, с одной стороны, и, с другой стороны, необходимое для достижения глубокого торможения значительное расширение пучка в электронно-лучевых вентилях с рекуперацией энергии электронов пучка на коллекторе). Системы токоот-бора зачастую обладают существенной неоднородностью плотности тока эмиссии на катоде (в электронно-лучевых вентилях, построенных на основе ЭОС с центробежно-электростатическим формированием пучка, величина отбираемой с катода плотности тока может изменяться в пять и более раз), или должны удовлетворять жестким требованиям по параметрам формируемого на выходе из системы пучка (малые углы расходимости за кроссовером при высоком первеансе и компрессии). Дополнительные, достаточно жесткие ограничения возникают и при проектировании электронно-лучевых пушек для электротермических установок, где также с учетом условий неравномерного токоотбора [26,27], связанных с необходимостью получения как можно более высокопервеансного пучка, задача численного анализа усложняется ввиду интенсивного газовыделения в технологической камере, приводящего к эффектам ионной фокусировки в системе транспортировки пучка [27-28] и возможности возникновения анодной плазменной границы, инжектирующей в ускоряющий промежуток встречный поток ионов.

Значительные погрешности численного моделирования ЭОС возникают и при проектировании высоковольтных инжекторов для мощного электротермического оборудования с выпуском пучка в атмосферу, пушек технологического применения, предназначенных для накачки газовых лазеров и плазмохимических реакторов [29,30]. При проектировании инжекторов релятивистских электронных потоков (РЭП) высокая плотность потока энергии релятивистского пучка на выходе инжектора достигается за счет резкого изменения поперечных размеров пучка (значительная компрессия); расчетная область обладает большой протяженностью, а параметры потока могут иметь значительные поперечные градиенты в области кроссовера [31-35].

В то же время рабочие характеристики всех перечисленных приборов и устройств определяются целиком параметрами ЭОС и, следовательно, в первую очередь, совершенством используемых при их численном проектировании физических и математических моделей и точностью расчета и оптимизации.

В связи с вышесказанным создание новых, более совершенных электронно-оптических систем формирования интенсивных электронных пучков и непосредственно связанное с этим создание новых физических принципов построения и методик расчета таких ЭОС является несомненно актуальной задачей.

Исходя из основных проблем, возникающих при создании электроннолучевых приборов и устройств, основанных на использовании высокоперве-ансных электронных пучков, можно сформулировать цель данной работы как развитие и обоснование принципов построения, математических подходов и методик численного проектирования и моделирования высокоперве-ансных электронно-оптических систем, а также проектирование и исследование ЭОС современных мощных электронно-лучевых приборов и устройств технологического и научного назначения.

Задачи, решаемые в процессе работы для достижения поставленной цели, можно сформулировать следующим образом:

1. Развитие и обоснование принципов построения оптимальных ЭОС для приборов коммутирующего типа.

2. Разработка подходов к построению ЭОС с эффективным подавлением вторичной эмиссии в системах с глубоким торможением электронного пучка на коллекторе открытого типа.

3. Создание алгоритмов и программ и разработка методики расчета пирсовских неравноплечных ЭОС с торможением пучка на коллекторе и эффективным подавлением вторичной эмиссии для ЭЛВ.

4. Численное проектирование оптимизированных вариантов ЭОС для новых типов коммутирующих приборов - электронно-лучевых вентилей. Теоретическое исследование роли вторичных электронов и ионов в проектируемых системах. Поиск путей дальнейшей модификации ЭОС существующих конструкций ЭЛВ.

5. Проектирование ЭОС для нового типа СВЧ прибора - ППП. Разработка методики проектирования ЭОС ППП с учетом наличия плазмы, образуемой пучком в канале транспортировки. Поиск путей оптимизации ЭОС и МФС для ППП.

6. Теоретическое исследование влияния на отбор и формирование вы-сокопервеансных электронных пучков компенсирующего пространственного заряда дополнительно инжектируемого ионного потока в вакуумных электронных пушках, включая пушки с плазменным анодом. Расчет коэффициентов усиления катодного тока при введении в ускоряющий зазор пушки дополнительного компенсирующего ионного потока.

7. Разработка методики расчета ЭОС инжекторов релятивистских электронных пучков с кольцевым катодом и электростатическим компрессором, позволяющей проводить численное проектирование оптимизированных конструкций инжекторов РЭП.

8. Исследование точности численного моделирования высокопервеанс-ных ЭОС. Поиск путей повышения точности расчета систем формирования плотных электронных пучков. Разработка практических рекомендаций по повышению точности численного анализа ЭОС приборов технологического назначения.

9. Расчетно-теоретическая и экспериментальная проверка принципов построения и численного проектирования высокопервеансных ЭОС, алгоритмов и методик их расчета, а также конкретных вариантов ЭОС, созданных на основе теоретических положений и практических рекомендаций диссертации.

Методы исследования.

В работе использовался комплексный подход, включающий в себя теоретическое исследование с использованием аналитических и численных методов решения (синтеза и анализа) поставленных задач проектирования ЭОС для ЭЛВ, ППП и инжекторов РЭП; построение физических и численных моделей проектируемых систем; разработку алгоритмов и методик расчета, проведение апробации предложенных методик и сравнение теоретических и экспериментальных результатов. В процессе проведения исследований использовались как известные, так и оригинальные, специально разработанные алгоритмы, методики и программы расчета высокопервеансных ЭОС для электронно-лучевых приборов и устройств технологического назначения.

Научная новизна результатов исследований и выводов, представленных в работе, состоит в следующем:

1. Предложен и развит новый подход к построению ЭОС мощных высоковольтных электронно-лучевых коммутирующих приборов. Показана необходимость проектирования ЭОС, формирующих расходящиеся от катода однородные по сечению ламинарные электронные потоки с торможением на открытом коллекторе и формированием антидинатронного минимума потенциала. Предложена теоретическая модель построения оптимальных ЭОС для ЭЛВ, основанная на сочетании пушки с выпуклым катодом и расходящимся пучком, протяженного эквипотенциального промежутка и согласованной с пушкой области торможения пучка.

2. Впервые проведено систематическое (расчетное и экспериментальное) исследование процессов глубокого торможения высокопервеансного пучка в ЭОС с открытым коллектором при введении в области торможения антидинатронных электродов. Исследована зависимость глубины и формы минимума потенциала и перераспределения вторичных и отраженных электронов от положения антидинатронного электрода. Разработана наиболее эффективная система подавления вторичных и отраженных электронов с защитным электродом для приборов типа ЭЛВ.

3. Предложено и создано специальное программное обеспечение для расчета пирсовских ЭОС с торможением пучка и методика проектирования оптимальных ЭОС ЭЛВ, основанная на комплексном использовании специализированных программ расчета пирсовских систем и программ математического моделирования ЭОС (синтеза и анализа). На основе разработанных подходов проведена оптимизация ЭОС с защитным электродом для ЭЛВ, показавшая возможность существенного улучшения основных параметров разрабатываемых приборов: коммутируемой мощности, потерь, внутреннего сопротивления.

4. Предложена модель и разработаны алгоритмы задания вторичной эмиссии при проектировании ЭОС электронно-лучевых приборов, применимые в программах численного моделирования ЭОС. Созданы программы расчета ЭОС ЭЛВ с учетом вторичной эмиссии с коллектора, позволяющие значительно повысить точность численного проектирования разрабатываемых вариантов ЭЛВ.

5. Создана ЭОС с магнитным сопровождением пучка, на основе которой созданы мощные широкополосные пучково-плазменные приборы, предложена методика численного моделирования ЭОС 111111 с учетом специфики режимов работы (вакуумного и газонаполненного — с наличием встречного потока ионов). Рассчитан ионозащищенный вариант ЭОС ППП. Проведен анализ путей совершенствования ЭОС и разработан концептуальный проект ППП с минимизированной по габаритам и потерям системой магнитной транспортировки пучка.

6. Проведен анализ задачи усиления катодного тока в сферических диодах за счет компенсации пространственного заряда электронов инжектируемым ионным пучком, показавший возможность существенного (в пять раз и более) усиления электронного тока в вакуумных электронных пушках (включая пушки с плазменным анодом). Предложена схема построения ЭОС с увеличением отбираемого с катода электронного тока за счет введения в ускоряющий зазор пушки компенсирующего ионного потока, возможность реализации которой подтверждена численным моделированием.

7. Для формирования релятивистских электронных пучков с большой плотностью тока предложен подход к построению конструкции инжектора РЭП с электростатическим компрессором пучка. Предложена методика расчета системы формирования полого РЭП в кольцевом электростатическом компрессоре, создана программа синтеза ЭОС инжектора РЭП, апробированная расчетом вариантов ЭОС инжекторов РЭП с высокой степенью компрессии.

8. Впервые проведено систематическое исследование точности численного анализа высокопервеансных ЭОС; определены источники погрешностей численного расчета систем данного класса в существующих пакетах прикладных программ; предложены принципиальные пути повышения точности решений при расчете систем формирования плотных электронных пучков. Разработаны алгоритмы, обеспечивающие гарантированное повышение точности численного проектирования высокопервеансных ЭОС (включая системы с наличием ионного фона в прикатодной области) мощных электроннолучевых приборов технологического и научного назначения.

Степень достоверности результатов проведенных исследований.

Достоверность результатов проведенных исследований, предложенных методик и разработанных вариантов ЭОС подтверждается совпадением данных, полученных теоретически и экспериментально. Обоснованные принципы построения и численного проектирования высокопервеансных ЭОС, алгоритмы и методики расчета таких ЭОС, а также разработанные конкретные варианты ЭОС нашли применение при проектировании мощных приборов и устройств различного назначения. Результаты расчетов, испытаний и работы приборов и устройств показали улучшенные характеристики используемых в них ЭОС, созданных на основе теоретических положений и практических рекомендаций диссертации. Предложенные способы построения высокопервеансных ЭОС и разработанные методики численного проектирования прошли апробацию в различных конструкциях экспериментальных, опытных и серийных приборов и устройств технологического и научного назначения, разработанных в ГУП РФ ВЭИ.

Практическая значимость работы заключается в следующем. 1. Новый подход к построению ЭОС для мощных электронно-лучевых коммутирующих приборов и разработанная модель пирсовских ЭОС с глубоким торможением пучков на коллекторе «открытого» типа, а также результаты теоретического и экспериментального исследования ЭОС с подавлением вторичных и отраженных электронов с помощью защитного электрода являются основой проектирования современных конструкций ЭЛВ.

2. Разработанная методика расчета ЭОС ЭЛВ с учетом вторичной эмиссии использована при проектировании перспективного варианта ЭЛВ 4/40 и показала возможность существенного улучшения параметров по сравнению с выпускаемыми конструкциями ЭЛВ (увеличения коммутируемой мощности на 50 — 70 % при одновременном 30 %-м снижении потерь в приборе).

3. Конструктивное решение и методика численного проектирования инжектора РЭП с электростатическим компрессором пучка использованы в ВЭИ при выполнении НИР по разработке сильноточного инжектора РЭП.

4. На основе спроектированной ЭОС с магнитным сопровождением пучка разработаны в ВЭИ все действующие мощные широкополосные пучково-плазменные усилители СВЧ, предназначенные для использования в технологических установках и системах связи.

5. Проведены расчеты ЭОС, предложен и разработан концептуальный проект плазменной ЛБВ с минимизированной по габаритам (в 5 —7 раз) и потерям (более чем в 5 раз) системой магнитной транспортировки пучка.

6. Предложенные алгоритмы повышения точности программ численного анализа систем формирования интенсивных электронных пучков используются при разработке современных пакетов и программ численного моделирования ЭОС электронно-лучевых приборов и электрофизической аппаратуры в ИВМ и МГ СО РАН, в ЗАО «Центр РИТМ», г. Новосибирск и при обучении студентов в МЭИ.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на: Всесоюзных семинарах по методам расчета электронно-оптических систем (Новосибирск, Рязань, Ленинград, Ташкент, Львов, 1973-1986г.г.); Всесоюзном симпозиуме по сильноточной электронике (Новосибирск, 1986г.); Всесоюзной конференции по электронике СВЧ (Орджоникидзе, 1986г.); Международной конференции по электронно-лучевым технологиям (Варна, 1991г.); Всесоюзных семинарах-совещаниях по технологическому применению интенсивных электронных пучков (1976-1996г.г.); Научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава Московского государственного открытого университета, 1998г.; Международной научно-технической конференции «Системные проблемы качества, математического моделирования и информационных технологий» (Сочи, 1999г.); Всероссийских семинарах «Проблемы теоретической и прикладной электронной оптики» (Москва, 1997, 1998, 1999, 2001 г.г.), Научной сессии МИФИ-2001; Четвертой международной конференции по вакуумным источникам электронов (Саратов, 2002).

Публикации. Результаты диссертации опубликованы в 63 печатных работах и 7 авторских свидетельствах на изобретения.

Личный вклад автора. Общий анализ проблемы. Постановка задач; организация и проведение всех теоретических и экспериментальных исследований, представленных в работе. Разработка новых подходов к построению ЭОС рассмотренных в работе приборов, физических и математических моделей, принципиальных алгоритмов и специализированных программ расчета ЭОС ЭЛВ с учетом вторичной эмиссии, ЭОС инжекторов РЭП с электростатическим компрессором. Разработка основных принципиальных подходов к развитию и совершенствованию методов численного моделирования высокопервеансных ЭОС. Все результаты, составляющие научную новизну диссертации и выносимые на защиту, получены автором лично.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы и приложения. Во введении обосновывается актуальность работы, формулируются ее цели и решаемые для их достижения задачи, кратко излагается содержание. В первой гла

Заключение диссертации по теме «Физическая электроника», Акимов, Павел Иванович

Основные результаты диссертации можно сформулировать следующим образом:

1. Предложен и развит новый подход к построению ЭОС мощных высоковольтных электронно-лучевых коммутирующих приборов. Предложена модель построения оптимальных ЭОС для приборов типа ЭЛВ, основанная на сочетании пушки с расходящимся пучком, протяженного эквипотенциального промежутка и согласованной с пушкой области торможения пучка. Предложены и впервые систематически (теоретически и экспериментально) исследованы «пирсовские» ЭОС с глубоким торможением пучка на открытую поверхность коллектора.

2. Впервые проведено всестороннее исследование эффектов подавления вторичной эмиссии в неравноплечных пирсовских ЭОС с глубоким торможением пучков при введении в область торможения антидинатронного (супрессорного, промежуточного или защитного) электрода. Разработана методика численного проектирования таких ЭОС. Результаты исследования ЭОС с защитным электродом применяются при создании перспективных конструкций ЭЛВ в ВЭИ.

3. Предложена и обоснована математическая модель задания вторичной эмиссии, позволяющая автоматизировать процесс учета вторичных электронов при расчете электронно-лучевых приборов с интенсивными пучками. Разработаны алгоритмы и созданы программы расчета ЭОС ЭЛВ с учетом вторично-эмиссионных эффектов. Проведено расчетно-теоретическое исследование роли вторичных электронов и ионов в проектируемых вариантах ЭЛВ.

4. Создана ЭОС с магнитным сопровождением пучка, на основе которой созданы мощные широкополосные пучково-плазменные приборы. Проведен анализ путей совершенствования ЭОС и разработан концептуальный проект 111 111

238 с минимизированной по габаритам и потерям системой магнитной транспортировки пучка. Предложен и рассчитан ионозащищенный вариант ЭОС lililí с кольцевым катодом.

Предложена схема построения ЭОС электронной пушки с увеличенным током за счет введения в ускоряющий зазор пушки компенсирующего ионного потока и проведен анализ задачи усиления катодного тока в вакуумных диодах (включая биполярные) за счет компенсации пространственного заряда электронов дополнительно инжектируемым ионным пучком.

5. Предложен подход к построению ЭОС для сильноточных конструкций стационарного инжектора РЭП с высокой степенью компрессии для формирования пучка с большой плотностью тока и разработана методика численного проектирования ЭОС с электростатическим компрессором пучка. На основе использования геометризованных уравнений создана методика и программа синтеза системы формирования полого РЭП в кольцевом электростатическом компрессоре. Рассчитана и оптимизирована конструкция инжектора РЭП с кольцевым катодом и электростатическим компрессором, реализованная в рамках выполнения НИР в ВЭИ.

6. Впервые проведено систематическое исследование точности численного анализа высокопервеансных ЭОС, позволившее установить источники погрешностей численного расчета систем данного класса в существующих пакетах прикладных программ. Предложены и обоснованы принципиальные пути повышения точности решений при расчете систем формирования плотных электронных пучков и созданы эффективные алгоритмы для повышения точности программ численного моделирования высокопервеансных ЭОС.

Результаты данной работы, а также предложенные и развитые в диссертации алгоритмы и программы использованы и внедрены в разработки и программы численного моделирования ЭОС электронных приборов и электрофизической аппаратуры в ВЭИ, ИВМ и МГ СО РАН, в ЗАО «Центр РИТМ» (г. Новосибирск) и используются при обучении студентов кафедры "Электронные приборы" МЭИ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В целом работа представляет собой теоретическое, численное и экспериментальное обоснование новых подходов к построению и численному проектированию высокопервеансных электронно-оптических систем современных мощных электронно-лучевых приборов и устройств технологического и научного назначения.

Список литературы диссертационного исследования доктор физико-математических наук Акимов, Павел Иванович, 2002 год

1. В.И. Куделайнен, И.Н. Мешков, P.A. Салимов «Запуск установки для экспериментов по электронному охлаждению», препринт ИЯФ СО АН СССР №72-70, Новосибирск, 1970.

2. Ахиезер А.И., Файнберг Я.Б. О взаимодействии пучка заряженных частиц с электронной плазмой // ДАН СССР. 1949. - Т.69. №4. С.555-556.

3. Плазменные усилители и генераторы СВЧ / Г.А.Бернашевский, Е.Б.Богданов, В.Я.Кислов, З.С.Чернов // М.: Советское радио, 1965.

4. П.М.Лебедев, И.Н.Онищенко, Ю.В.Ткач, Я.Б.Файнберг, В.И.Шевченко. Теория плазменно-пучкового разряда // Физика плазмы, т.2, №3, с.407-413, 1976.

5. Электродинамика гибридных плазменно-волноводных замедляющих структур / Я.Б.Файнберг, Ю.П.Блиох, Л.А.Митин и др. // Доклады АН УССР. 1990. №11. С.76.

6. Будкер Г.И., Переводчиков В.И. Электронный высоковакуумный вентиль //A.C.,367482,БИ, 1973,N8,MKTT НО 1 21/10.

7. Переводчиков В.И. Электронно-лучевые вентили // Электротехника. № 6. 1980. С.5-7.

8. Переводчиков В.И. Электронно-лучевой вентиль // Новые мощные высоковольтные коммутирующие приборы электронно-лучевые вентили. Обзорная информация. Информэлектро. Москва, 1973г. С.3-9.

9. Переводчиков В.И. Использование глубокого торможения электронного пучка для передачи энергии и создания электронно-лучевой и коммутирующей аппаратуры // Материалы ВЭЛК. М., 1977. - Секц. 2. № 96.

10. Переводчиков В.И., Зеленов В.Е., Липатов B.C., Хомский И.Г. Перспективы применения электронно-лучевых вентилей // Электротехника. №6. 1980. С. .

11. Переводчиков В.И., Липатов B.C., Матвеев Н.В. и др. Высоковольтныйэлектронный коммутатор для быстродействующей защиты // Электротехника. №2. 1982. С.24-26.

12. Владимиров А.Н., Козлов K.M., Липатов B.C., Переводчиков В.И., и др. Система питания ионного источника с использованием высоковольтного коммутатора на электронно-лучевом вентиле // Электротехника. №2. 1982. С.26-28.

13. Переводчиков В.И., Шапенко В.Н., Акимов П.И. Электронно-оптические системы высоковольтных коммутирующих электронных приборов // Радиотехника и электроника, 1997, т.42, № 3, с.361-370.

14. Акимов П.И., Переводчиков В.И. Принципы построения и численного проектирования электронно-оптических систем мощных коммутирующих приборов // Прикладная физика. № 5. Москва. 2001. С.6-21.

15. Акимов П.И., Переводчиков В.И. Построение электронно-оптических систем с глубоким торможением пучка на поверхность, ортогональную траекториям // III Украинская республиканская конференция по электронной оптике и ее применениям. 1974. 4.1. С.4.

16. Переводчиков В.И., Скибитянский Д.А. и др. Вентиль коммутатор ЭЛВ-30 // Новые мощные высоковольтные коммутирующие приборы -электронно-лучевые вентили. Обзорная информация. Информэлектро. Москва, 1973г. С.28-33.

17. Ильин В.П. Численные методы решения задач электрооптики. -Новосибирск: Наука, 1974.

18. Горбенко Н.И., Ильин В. П., Попова Г. С., Свешникова В. М. Пакет программ ЭРА для автоматизации электрооптических расчетов // Численные методы решения задач электронной оптики. Новосибирск: ВЦ СО АН СССР, 1979. С. 34 60.

19. Рошаль A.C. Моделирование электронных пучков // М.: Атомиздат. 1979.

20. Молоковский С.И., Трегубов В.Ф. Численный расчет функции Грина для сложных областей // Доклады IV Всесоюзного семинара по методам решения задач электронной оптики. Новосибирск. 1971.

21. Иванов В.Я. Информационное обеспечение системы ТОПАЗ // Численные методы решения задач электронной оптики. Новосибирск: ВЦ СО АН СССР, 1979. С. 5 15.

22. Шиллер 3., Гайзиг У., Панцер 3. Электронно-лучевая технология // М.: Энергия. 1980. 467 с.

23. Переводчиков В.И., Шантурин Л.П. Особенности формирования мощных непрерывных электронных пучков в диапазоне давлений 1*10"5-1 Л0"3мм рт.ст. // Укр. физ. журн. 1971. Т. 16. №6. С. 987.

24. Завьялов М.А., Крейндель Ю.Е., Новиков A.A., Шантурин Л.П. Плазменные процессы в технологических электронных пушках.- М.: Энергоатомиздат, 1989.

25. Григорьев Ю.В., Шантурин Л.П. Импульсная электронная пушка с выпуском потока большого сечения в атмосферу // Приборы и техника эксперимента. 1978. № 2. С. 187-189.

26. Акимов П.И., Осипова Г.П., Сыровой В.А. Проблемы повышения точности программ траекторного анализа интенсивных электронных пучков //Ж. вычисл. математики и матем. физики.- 1989.- Т. 29. №3. С. 405.

27. Акимов П.И., Сыровой В.А. Методы синтеза РЭП // Тезисы докладов Всесоюзной научно технической конференции" Создание комплексов электротехнического оборудования высоковольтной, преобразовательной и сильноточной техники". Москва, 1984г.

28. Акимов П.И., Дроздов С.С., Плохов В.В., Сыровой В.А., Шантурин Л.П. К расчету ЭОС сильноточного инжектора РЭП с крупноструктурной управляющей сеткой // Тезисы VI Всесоюзного симпозиума по сильноточной электронике.4.2. Томск, 1986,с.52-54.

29. Акимов П.И., Осипова Г. П., Переводчиков В. И., Сыровой В. А. Проблемы повышения точности в задачах анализа РЭП // Современные методы расчета электронно-оптических систем. Ленинград. ЛПИ. 1986. С. 102.

30. Геккер И.Р. К вопросу о повышении кпд приборов СВЧ путем торможения электронов в коллекторе // Известия ВУЗов. Радиотехника. 1960. Т. 3 №4. С. 441-447.

31. Sterzer F. Улучшение кпд лампы с бегущей волной посредством понижения потенциала коллектора // URE Trans., 1958. Vol. ED-5. № 4. P. 300-305.

32. Wolkstein H.J. Влияние потенциала коллектора на кпд ЛБВ // RCA Review. 1958. Vol. 19. P. 269-282.

33. Dunn D., Borgi R., Wada G. Многосекционный коллектор со скрещенными полями и пониженным потенциалом для ламп с пучком // IRE Trans., 1960. Vol. ED-7. № 4. P. 262-263.

34. Тараненко В.П., Дереновский M.B. О выборе формы электродов электронно-лучевых приборов типа О, работающих с рекуперацией энергии электронов // Известия ВУЗов. Радиотехника. 1961. Т. 4. № 6, с.719-721.

35. Bryant M.О., Thomas A., Wells P.W. ЛБВ большой мощности непрерывного действия // Journ. Electronics and Control. 1962. Vol. 10. № l.P. 49-62.

36. Мешков И.H., Салимов P.A., Файнштейн В.Г. Многократная рекуперация энергии электронов // ЖТФ, 1973, 13, вып. 8, с. 1782.

37. Абрамян Е.А., Шарапа A.IT. Коллектор для рекуперации интенсивного электронного пучка // В кн.: Физическая электроника: Материалы совещания по физической электронике. М.: Изд-во МГУ, 1973, с. 69.

38. Dunn D., Borgi R., Morwood R. // Microwaves Proc.of the 4-th Intern. Congress on Microwaves Tubes, Scheweningen (Holland), 1962, p.526.

39. Fay С. E., Samuel A. L., Shockley W. , // Bell System Tech. J. 1938. Volume 17, page. 49.

40. Lomax R. J., // J. Elektronics and Control, 1960 , vol. 9, p. 127.

41. Birdsall C.K., Bridges W.S. // Journ. Applied Physics/ 1961/. Vol. 32. P. 2611.

42. Бронштейн И.М., Фрайман Б.С. Вторичная электронная эмиссия // М.: Изд-во Наука. 1969.

43. Брюининг Г. Физика и применение вторичной электронной эмиссии // М.: Советское радио. 1958.

44. Добрецов J1.H., Гомоюнова М.В. Эмиссионная электроника // Москва. 1966.

45. Шульман А.Р., Фридрихов С. А. Вторично эмиссионные методы исследования твердого тела М.: // Изд-во Наука. 1977.

46. Переводчиков В.И., Скибитянский Д.А. Экспериментальное исследование процесса глубокого торможения электронных потоков в коллекторе типа цилиндра Фарадея // "Электронная техника". Сер.1. "Электроника СВЧ", 1970, вып. 7.

47. Гинзбург В.Е., Горбачева Т.Н. // Электронная техника. Сер.4. Электровакуумные и газоразрядные приборы. 1974. Вып.1. С.3-8.

48. Акимов П.И., Нагучев О.Ю., Шеметов М.П. Трансаксиальные электронно-оптические системы для ЭЛВ // Новые мощные высоковольтные коммутирующие приборы электронно-лучевые вентили. Обзорная информация. Информэлектро. Москва, 1973г. С. 18-22.

49. Акимов П.И., Нагучев О.Ю. Электронный высоковакуумный вентиль ИКС.,457409,по заявке N1817665 от10.08.72.

50. Акимов П.И., Верстакова Е.А., Данилов В.А., Цхай А.Б.// Импульсные электромеханические и полупроводниковые преобразователи энергии. Куйбышев. 1978. С. 135.

51. Акимов П.И., Димитров С.К., Махин А.В., Цхай А.Б. А.с.

52. Mayo B.J. Numerical solution of the action equition for electrostatic spacecharge flow with axial symmetry // Intern. Journ. of Electron. Vol. XIX. №6. 1965. P. 577-586.

53. Spangenberg K. Use of action function to obtain the general equition of space charge flow in more the one dimension // Journ. Frank. Inst. 1941. № 4.

54. Данилов В.А., Молоковский С.И. Синтез электронной пушки, формирующей ленточный электронный пучок // Известия ВУЗов. Радиоэлектроника. 1970. Т. 13. № 12. С. 1423.

55. Акимов П.И., Жигарев А.А., Камунин А.А. Численный расчет некоторых трансаксиальных электронно-оптических систем // Сб.: Математическая физика и электродинамика. Издательство МГУ. Москва, 1973г. С.75-83.

56. Овчаров В.Т. Теория формирования электронных пучков // Радиотехника и электроника. 1957. № 4.

57. Овчаров В.Т. Уравнения электронной оптики для плоскосимметричных и осесимметричных электронных пучков с большой плотностью тока // Радиотехника и электроника. 1962. № 8.

58. Овчаров В.Т., Пензяков В.В. // Радиотехника и электроника. 1970. № 8.

59. Овчаров В.Т., Пензяков В.В. // Радиотехника и электроника. 1970. № 9. 69 Акимов П.И., Данилов В.А., Цхай А.Б. // Всесоюзный семинар по методам решения задач электронной оптики. 1978. 4.1. С. 11.

60. Акимов П.И., Данилов В.А., Осипова Г.П., Цхай А.Б. Синтез неравноплечных электронно-оптических систем электронно-лучевого вентиля. // Сб. "Задачи физической электроники", М. "Наука", 1982г., с. 153160.

61. Акимов П.И., Данилов В.А., Покрас А.Н., Цхай А.Б. Машинное проектирование электронно-оптических систем мощных высоковольтных электронно-лучевых вентилей // Сб. "Задачи физической электроники", М. "Наука", 1982г., с. 164-168.

62. Акимов П.И., Богословская А.Б. Исследование электронно-оптических систем с торможением пучка на поверхность открытого типа // Радиотехника и электроника, 1998, t.43,N 10,с. 1262-1271.

63. Акимов П.И. Разработка и экспериментальное исследование коллекторных систем нового типа для электронно-лучевых приборов с рекуперацией энергии электронов. // Прикладная физика. Выпуск 2-3. Москва. 1997. С. 194-201.

64. Акимов П.И. Проблемы создания систем глубокого торможения интенсивных электронных пучков // Прикладная физика. Выпуск 2-3. Москва.1997г. С.202-209.

65. Цхай А.Б. Методы расчета вакуумных и газонаполненных электронно-оптических систем// Диссертация к.ф.-м.н. ВЭИ. 1985.

66. Акимов П.И., Богословская А.Б. Совершенствование параметров электронно-оптических систем электронно-лучевых вентилей // Третий

67. Всероссийский семинар «Проблемы теоретической и прикладной электронной оптики». Тез. докл. Москва. 1998. С 25-26.

68. Акимов П.И. Электронно-оптические системы с глубоким торможением высокопервеансных электронных потоков // Радиотехника и электроника, 1998, т.43,К 7,с.872-881.

69. Акимов П.И. Влияние вторичной эмиссии на торможение одномерного электронного пучка // Тезисы докладов II Украинской республиканской конференции по электронной оптике и ее применениям. Харьков, 1971.

70. Акимов П.И. Данилов В.А., Цхай А.Б. Влияние вторичной эмиссии на образование виртуального катода в плоском диоде // Тез. докл. V Всесоюзного семинара по методам решения задач электронной оптики, Рязань. 1978.

71. Акимов П.И., Голубцов Б.И., Ильин В.П. Расчет электронно-оптических задач с учетом вторичной эмиссии // Тезисы докладов 1У Всесоюзного семинара по методам решения задач электронной оптики. Новосибирск, 1971.

72. Акимов П.И., Данилов В.А., Осадчая Л.Ф. Расчет обратного тока вторичных электронов с боковой поверхности цилиндра Фарадея // Тез. докл. У Всесоюзного семинара по методам решения задач электронной оптики, Рязань. 1978.

73. Акимов П.И., Данилов В.А., Осадчая Л.Ф. Расчет обратного тока из коллектора типа цилиндра Фарадея // Сб. "Задачи физической электроники", М. "Наука", 1982г., с. 169-175.

74. Акимов П.И., Голубцов Б.И., Ильин В.П. Расчет электронно-оптических задач с учетом вторичной эмиссии // Методы расчета электронно-оптических систем. Сб. под ред. Г.И.Марчука, ч.П, ВЦ СО АН СССР, Новосибирск, 1975г.

75. Акимов П.И., Данилов В.А., Осадчая Л.Ф. Расчет обратного тока вторичных электронов с боковой поверхности коллектора типа цилиндра

76. Фарадея // Сб."Новые методы расчета электронно-оптических систем", М., Наука, 1983г.

77. Акимов П.И. Влияние вторичной эмиссии в приборах с глубоким торможением интенсивных электронных пучков // Тез. докл. Четвертого Всероссийского семинара «Проблемы теоретической и прикладной электронной оптики». Москва. 1999. С 71-73.

78. Акимов П.И. Учет вторичной эмиссии при численном анализе электронно-лучевых приборов // Прикладная физика. № 5. Москва. 2001. С.22-33.

79. Иванова Н.С., Ульянов К.Н. Компенсация объемного заряда электронного пучка в диоде // РЭ, 1972, Т. 17, № 9, с. 1920.

80. Алямовский И.В. Электронные пучки и электронные пушки. Изд-во "Советское радио". Москва. 1966 г.

81. Молоковский С.И., Сушков А.Д. Интенсивные электронные и ионные пучки. // М.: Энергоатомиздат, 1991.

82. Кирштейн П.Т., Кайно Г.С., Уотерс У.Е. Формирование электронных пучков // М.: Мир. 1970.

83. Лоусон Дж. Физика пучков заряженных частиц // М.: Изд-во Мир. 1980.

84. Новиков А.А. Источники электронов высоковольтного тлеющего разряда с анодной плазмой // М.: Энергоатомиздат, 1983.

85. Крейндель Ю.Е. Плазменные источники электронов // М.: Атомиздат, 1977.

86. Физика сильноточных релятивистских электронных пучков / А.А.Рухадзе, Л.О.Богданович, С.Е.Росинский, В.Г.Рухлин // М.: Атомиздат, 1980.

87. Мешков И.Н. Транспортировка интенсивных пучков заряженных частиц // Новосибирск. ИЯФ СО АН СССР. 1989.

88. Незлин М.В. Динамика пучков в плазме // . М.: Энергоатомиздат. 1982.

89. Промышленное применение электронных пучков // Сб. научн. тр. под ред. В.И.Переводчикова. М.: ВЭИ. 1986.

90. Пучково-плазменные процессы в электронно-лучевой аппаратуре промышленного применения // Сб. научн. тр. под ред. В.И.Переводчикова. М.: ВЭИ. 1994.

91. Мощный усилитель СВЧ-колебаний на основе гибридных пучково-плазменных электродинамических систем / Г.И. Бацких, К.Г. Гуреев, М.А. Завьялов и др. // Радиотехника и электроника.- 1993.- Т. 38. № 9. С. 16811685.

92. Generation of microvawe oscillations in electrodynamics system with plasma-beam interaction / V.I. Perevodchikov, M.A. Zavjalov, L.A. Mitin et al. // 9 BEAMS, Washington, 1992.- Vol. 2.- P. 1318.

93. Powerful wideband amplifier basedon hybrid plasma-cavity slow-vawe structure. / M.A. Zavjalov, L.A. Mitin, V.I. Perevodchikov et al. // IEEE Trans. Plasma Sci.- 1994,- Vol. 22. № 5,- P. 600.

94. Мощные широкополосные пучково-плазменные усилители и генераторы СВЧ / JI.A. Митин, В.И. Переводчиков, М.А. Завьялов и др. // Физика плазмы.- 1994.- Т. 20. № 7, 8.- С. 733.

95. Особенности работы пучково-плазменного усилителя и исследование его СВЧ-характеристик / П.В. Боровиков, М.А. Завьялов, В.А. Конкин и др. // Приборы и техника эксперимента.- 1999 г.- № 5.- С. 79-82.

96. Recent progress in the development of plasma-filled travelling-vawe tubes and backward-vawe oscillator / G.Nusinovich, Y. Carmel, T. Antonsen et al. // IEEE Trans. Plasma Sei.- 1998.- Vol. 26, № 3,- P. 628.

97. Особенности работы пучково-плазменного усилителя и исследование его СВЧ-характеристик / П.В. Боровиков, М.А. Завьялов, В.А. Конкин и др. // 8 Междунар. крымская конф. «СВЧ-техника»,- Севастополь, 1998. Т. 2.-С. 725.

98. Böhm D., Gross Е.Р. Theory of plasma oscillation В. Excitation and damping of oscillation // Phys.Rev. 1949. Vol/ 75. № 12. P. 1864-1876.

99. Ильин В.П., Свешников В.М. Программный комплекс ЭРА-РИНОТС: Отчет ВЦ СО АН СССР,- Новосибирск, 1988.

100. П.И.Акимов, В.А.Панибрацкий, В.М.Свешников Пакет прикладных программ для расчета задач электронной оптики на персональных ЭВМ. Наука, 1982, с. 175-178.

101. Акимов П.И., Панибрацкий В.А., Свешников В.М. Пакет прикладных программ для расчета задач электронной оптики на персональных ЭВМ // III Междунар. конф. по электронно-лучевым технологиям. Варна, 1991. -С. 48.

102. Акимов П.И., Завьялов М.А., Переводчиков В.И., Сыровой В.А. Электронно-оптические системы для пучково-плазменных приборов СВЧ //

103. Высоковольтная и преобразовательная техника. Сб. науч. трудов. М.: ВЭИ. 2001. С. 161-201.

104. Акимов П.И. Особенности проектирования электронных пушек для пучково-плазменных СВЧ приборов // Сб. научных трудов. Научная сессия МИФИ 2001. Т.8. Москва. 2001. С.54-55.

105. Коваленко Ю.А. Физические принципы построения и методы расчета газонаполненных ускоряющих систем с плазменными эмиттерами заряженных частиц // Диссертация д.ф.-м.н. ГНЦ РФ ВЭИ. Москва. 1995.

106. Дзагуров Л.Ю., Коваленко Ю.А. Численное моделирование электронно-оптических систем с газовым наполнением // Радиотехника и электроника,- 1987,- Т. 32. № 4.- С. 847.

107. Westermann Т. Numerical modeling of the stationary Maxwell-Lorentz system in tecnical devices // Internat. J. Numerical Modeling Electronic Networks, Devices and Fields. 1994. Vol. 7. - P. 43.

108. Акимов П.И., Неганова Л.А., Осипова Г.П., Плохов В.В., Сыровой В.А. Расчет ионно-защищенной электронно-оптической системы с тонким кольцевым пучком // Радиотехника и электроника.- 1996.- Т. 41. № 5.- С. 619-626.

109. Данилов В.Н. // Некоректные задачи. М.: Наука. 1974. Часть I. С. 31.

110. Сыровой В.А. К теории тонкостенных трубчатых релятивистских электронных пучков // Известия ВУЗов. Радиофизика.- 1990.- Т. 33. № 12.-С. 1391-1405.

111. Сыровой В.А. // Радиотехника и электроника,- 1991.- Т. 36. № 3.- С. 540.

112. Сыровой В.А. // Журнал прикладной механики и технической физики.-1967.-№4.- С. 3.

113. Овчаров В.Т., Невский П.В., Соколов А.И. Синтез электронно-оптических систем с удобными для практики формами электродов // Электрон, техника. Сер. Электроника СВЧ.- 1978.- Вып. 8,- С. 54.

114. Дер-Шварц Г.В., Ильин В.П., Кузнецов С.Б., Урванцев А.Л. Расчет магнитостатических полей с помощью пакета прикладных программ ЭСТАМП // Методы расчета электронно-оптических систем. Труды IV Всесоюзного семинара. Новосибирск. 1982. С. 110-114.

115. Акимов П.И., Дмитриев К.К., Цхай В.Н. Предельные токи в сферическом диоде с плазменной границей в промежутке анод-катод // VI Всесоюз. симпозиум по сильноточной электронике. Томск. 1986.- Ч. 2. - С. 76.

116. Акимов П.И. Некоторые вопросы влияния ионов в электронно-оптических системах // IV Всероссийский семинар «Проблемы теоретической и прикладной электронной оптики».- М., 1999.- С. 73.

117. Акимов П.И., Есичев А.Б., Свешников В.М. Расчет электронно-оптической системы пушки с кольцевым катодом и электростатическим компрессором // Методы расчета электронно-оптических систем. Новосибирск ВЦ СО АН СССР, С. 4-9.

118. Данилов В. Н., Сыровой В. А. К расчету электронных пушек с тепловым зазором по методу синтеза // Радиотехн. и электроника. 1976. Т. 21. №2. С. 418-421.

119. Головин Г. Т., Макаров М. М., Саблин М. Н. и др. Сравнение различных методов решения задачи Дирихле для уравнения Лапласа // Журнал вычислительной математики и математической физики. 1987. Т. 27. №11. С. 1662-1679.

120. Сыровой В. А. О синтезе непараксиальных релятивистских пучков заряженных частиц // Радиотехн. и электроника. 1985. Т. 30. № 4. С. 793804.

121. Данилов В. Н., Сыровой В. А. О приближенном решении краевой задачи для уравнений стационарного электростатического пучка заряженных частиц // Ж. прикладной механики и технической физики. 1969. № 1. С. 11-19

122. Блейвас И. М., Галицкая И. И., Гинзбург В. Е. и др. Анализ различных машинных программ расчета электронно-оптических систем приборов типа "0" // Методы расчета электронно-оптических систем. М.: Наука, 1977. С. 5 -8.

123. Тиунов М. А., Фомель Б. М., Яковлев В. П. БАМ-Интерактивная программа расчета электронных пушек на мини-ЭВМ: Препринт № 87-35. Новосибирск: ИЯФ СО АН СССР, 1987.

124. Сыровой В. А., Шантурин Л. П. О синтезе протяженных релятивистских пучков на основе антипараксиальных разложений // Радиотехника и электроника. 1987.Т. 32. № 5. С. 1048 -1063.

125. Meltzer В. Single-component stationary electron flow under space-charge conditions // J.Electron. 1956.V.2. № 2.P.118-127.

126. Кузнецов Ю. E., Сыровой В. А. О решениях уравнений регулярного электростатического пучка при эмиссии с произвольной поверхности // Прикладная механика и техническая физика. 1966. № 2. С. 41-45.

127. Сыровой В. А. О кривизне нулевого формирующего электрода // Прикладная механика и техническая физика. 1967. №5. С. 96-100.

128. Сыровой В. А. Решение задачи о старте и формировании вихревого пучка заряженных частиц в окрестности криволинейного эмиттера // Ученые записки ЦАГИ. 1970.Т. 1.№ 5. С. 105-113.

129. Данилов В. Н., Сыровой В. А. О применении асимптотических методов к расчету криволинейных электронных пучков // Задачи физической электроники. Москва.: Наука, 1982.С. 32-45.

130. Сыровой В. А. О геометрии пространственных электронных потоков в окрестности произвольного гладкого эмиттера // Известия вузов. Радиофизика. 1988. Т.31. № 8.С. 984.

131. Головин Г. Т. Комбинированный метод решения двумерных стационарных самосогласованных задач // Ж. вычисл. матем. и матем. физ. 1987. Т. 27. № 5. С. 700-710.

132. Zavjalov M.A. The investigation of intense E-beam states in plazma-filled TWT and technological installation // SCHEF'99. Dubna. 1999.- P. 59-65.

133. Гаврилов Н.В., Завьялов M.А., Никулин С.П., Пономарев A.B. Изобарический газовый режим мощного электронного источника на основе разряда в магнитном поле // Письма в ЖТФ.- 1993.- Вып. 21.- С. 57-60.

134. Антипов B.C., Карпухин В.И., Корнилов Е.А. Плазменный источник электронов для пучково-плазменных СВЧ-приборов // 8 Междунар. крымская конф. "СВЧ-техника".- Севастополь,- 1998.- Т. 2.- С. 747.

135. Магнитная периодическая фокусирующая система для транспортировки электронного пучка в протяженном плазменном канале / М.А. Власов, Ю.А. Ельчин, Ю.А. Коваленко и др. // Приборы и техника эксперимента.- 1995,- № 3.- С. 681.

136. Формирование и транспортировка компенсированных электронных пучков в магнитных периодических фокусирующих системах / М.А. Власов, Ю.А. Ельчин, A.B. Рыхлов, В.А. Сафонов. // Радиотехника и электроника.-1996.- Т. 41, № 7,- С. 854-860.

137. Невский П.В. // Обзоры по электронной технике. Сер. Электроника СВЧ.- М.: ЦНИИ "Электроника", 1989.- № 15 (1483).

138. Сыровой В.А. Геометризованная теория релятивистских электронных пучков //Радиотехника и электроника.- 1999.-Т. 44. № 6.- С. 645-658.

139. Акимов П.И. Завьялов М.А., Переводчиков В.И. Коваленко Ю.А, Цхай В.Н. Электронный инжектор.//Авторское свидетельство № 8I4I64 ОТ 22.05.1979.

140. Вашковский A.B., Неганова J1.A., Сыровой В.А. Тестирование геометризованных моделей плотных электронных пучков // Прикл. физика.- 1998.- Вып. 3-4.- С. 33-39.

141. Сыровой В. А. Уточненная модель приосевой области осесимметричных релятивистских электронных пучков на основе геометризованной теории // Радиотехника и электроника.- 1998.- Т. 43. № З.-С. 336-345.

142. Сыровой В.А. Синтез сплошных осесимметричных релятивистских электронных пучков на основе геометризованной теории // Радиотехника и электроника,- 1997.- Т. 42. № 12.- С. 1501-1515.

143. Сыровой В.А. Геометризованная теория непараксиальных трубчатых электронных пучков // Радиотехника и электроника.- 2000.- Т. 45. № 9.- С. 1114-1119.

144. Сыровой В.А. Геометризованная теория релятивистских закрученных электронных пучков // Радиотехника и электроника.- 2000,- Т. 45. № 11.-С.-1377-1383.

145. Сыровой В. А. Комбинированная модель тонких кольцевых незакрученных релятивистских электронных пучков // Радиотехника и электроника.- 2000,- Т. 45. № 12,- С. 1501-1508.

146. Плохов В.В., Сыровой В.А. О расчете многолучевого инжектора с релятивистским электронным пучком // Радиотехника и электроника.-1990.- Т. 35. № 12,- С. 2582-2593.

147. Неганова Л.А., Плохов В.В., Сыровой В.А. К теории однослойных многопучковых электронно-оптических систем // Радиотехника и электроника,- 1997,- Т. 42. № 4.- С. 479-488.

148. Данилов В.Н., Дроздов С.С. Синтез электростатической электронной пушки с крупноструктурной управляющей сеткой // Радиотехника и электроника,- 1977,-Т. 22. № 8,-С. 1706-1717.

149. Сыровой В. А. Общая теория релятивистских однослойных многопучковых электронно-оптических систем // Радиотехника и электроника,- 1997,-Т. 42. № 6,- С. 741-747.

150. Сыровой В.А. Теория многопучковых электронно-оптических систем // Прикл. физика,- 1997,- Вып. 2-3,- С. 69-83.

151. Вашковский А.В., Завьялов М.А., Сыровой В.А. Формирование широких биполярных пучков с сечением, близким к прямоугольному // Радиотехника и электроника.- 1999.- Т. 44. №4,- С. 485-492.

152. Сыровой В.А. Результаты теории антипараксиальных разложений в оптике плотных электронных пучков // Радиотехника и электроника.- 1991.Т. 36. № 3.- С. 540-559.

153. Данилов В.Н., Сыровой В.А. О параксиальном приближении во внешней задаче формирования пространственных электронных пучков // Изв. ВУЗов. Радиофизика,- 1977,- Т. 20. №11.- С. 1727-1739.

154. Данилов В.Н. Параксиальное приближение во внешней задаче формирования квазицилиндрического электронного пучка // Методы расчета электронно-оптических систем.- М.: Наука, 1977.- С. 61.

155. Данилов В.Н., Сыровой В.А. Решение внешней задачи формирования пространственных электронных пучков // Прикл. математика и механика.-1971.- Т. 35. № 4,- С. 656.

156. Неганова JI.A., Сыровой В.А., Цхай В.Н. Расчет и экспериментальное исследование электронной пушки технологического назначения // Радиотехника и электроника.- 1990.- Т. 35. № 10,- С. 2146-2155.

157. Неганова JI.A. Синтез электронных пучков на основе параксиальной теории с учетом ионного фона // Радиотехника и электроника.- 1999.- Т. 44. № 2.- С. 248-254.

158. Программа расчета квазиосесимметричных магнитостатических полей / И.М. Блейвас, A.B. Ильченко, П.С. Смолянский и др. Электрон, техника. Сер. Электроника СВЧ. 1989. Вып. 5(419) С .68.

159. Сыровой В. А. Расчет формирующих электродов в оптике осесимметричных электронных пучков // Радиотехника и электроника.-1994,- Т. 39. № 4,- С. 666-687.

160. Сыровой В. А. О кривизне нулевого формирующего электрода // Прикл. механ.и техн. физ. 1967. №5. С. 96-100.

161. Сыровой В.А. О распространении параксиального релятивистского электронного пучка в заданном электромагнитном поле // Радиотехника и электроника.- 1992.- Т. 37. № 9.- С. 1692-1702.

162. Сыровой В.А. О точности задач параксиальной теории релятивистских электронных пучков в прямой постановке // Радиотехника и электроника. -1996.-Т. 41. № 11.-С. 1376-1385.

163. Мануйлов В.Н., Райский В.Б., Цимринг Ш.Е., Солуянова Е.А. Исследование гиротронов с синтезированными магнетронно-инжекторными пушками в режиме ограничения тока пространственным зарядом // Прикл. физика.- 1998.- Вып. 3-4.- С. 95-110.

164. Dryden V.W. Exact solutions to space-charge flow in spherical coordinates with aplication to magnetron guns // J. Appl. Phys.- 1962. Vol. 33, № 10. - P. 3118-3124.

165. Сыровой В. А. Решение задачи о старте и формировании вихревого пучка заряженных частиц в окрестности криволинейного эмиттера // Уч. зап. ЦАГИ. 1970.Т. 1.№5.С. 105-113.

166. М.А. Власов, Ю.А. Ельчин, A.B. Рыхлов, В.А. Сафонов. Формирование и транспортировка компенсированных электронных пучков в магнитных периодических фокусирующих системах //РЭ. 1996. Т.41. №7.С.854.

167. Власов М.А., Ельчин Ю.А. Коваленко Ю.А., Рыхлов A.B., Сафонов В.А. Магнитная периодическая фокусирующая система для транспортировки электронного пучка в протяженном плазменном канале //1. ПТЭ. 1995. 3.

168. Дзагуров Л.Ю., Жаринов A.B., Коваленко Ю.А. Несамостоятельный высоковольтный тлеющий разряд между сферическими электродами // ТВТ. 1980. №4. С.682-689.

169. Коваленко Ю.А., Шумилин В.П. О функции распределения положительных ионов в сильном электрическом поле // ЖТФ. 1979. 49. 5.С.964-969.

170. Дзагуров Л.Ю. Коваленко Ю.А. Численное моделирование плоского газонаполненного диода//РЭ. 1987. Т.32. №7. С. 1528-1532.

171. Дзагуров Л.Ю., Коваленко Ю.А. Учет влияния ионов в задачах численного моделирования релятивистских электронных пучков. // Депонент ВИНИТИ, 1980. С. 1957-80.

172. Дзагуров Л.Ю., Коваленко Ю.А. Численное моделирование электронно-оптических систем с газовым наполнением // РЭ. 1987. Т 32. № 4. С. 847-854.

173. Жаринов A.B., Выборнов С.И., Коваленко Ю.А. Первеанс газонаполненного триода // ЖТФ. 1985. Т. 55. №4. С.801-804.

174. Выборнов С.И., Дзагуров Л.Ю., Жаринов A.B., Коваленко Ю.А. Формирование электронных пучков в газонаполненных триодах //Труды VI Всесоюзного симпозиума по сильноточной электронике. Томск. 1986.

175. Свешников В.М., Сыровой В. А. О численном расчете пучков заряженных частиц методом итераций по подобластям // Журнал вычисл. матем. и матем. физики. Т. 30. № 11. 1990. С. 1675-1688.

176. Коваленко Ю.А., Лошков И.В., Тосунян Г.А. Электростатическая компрессия пучков в узких каналах // Труды V Всесоюзного симпозиума по сильноточной электронике. Томск. 1982.4.1. С.162-164.

177. Бугаев С.П., Литвинов Е.А., Месяц Г.А., Проскуровский Д.И. Взрывная эмиссия электронов//УФН. 1975. 115. 1. С. 101-120.

178. Месяц Г.А. и др. Эмиссия электронов с катода в начальной фазе наносекундного вакуумного разряда // Известия ВУЗов. Серия Физика. 1969. №5. С. 153.

179. Брайзман Б.Н., Рютов Д.Д. К теории фокусировки РЭП в диоде // ДАН СССР, 1975, том 2, с. 1308.

180. Коломенский A.A., Крастелев Е.Г., Яблоков Б.Н. Формирование трубчатых сильноточных электронных пучков // Письма в ЖТФ, 1976, том 2, с.271.

181. Агафонов A.B., Крастелев Е.Г., Фокусировка сильноточных электронных пучков в диодах. // Атомная техника за рубежом, 1979, № 4, с. 9.

182. Акимов П.И. Транспортировка интенсивного электронного пучка периодической электростатической системой с двуханодной пушкой. //

183. Тезисы докладов II Украинской республиканской конференции по электронной оптике и ее применениям. Харьков, 1971.

184. Акимов П.И. Ламинарный поворот электронного пучка в поперечном магнитном поле. // Тезисы докладов IY Всесоюзного семинара по методам решения задач электронной оптики. Новосибирск, 1971.

185. Акимов П.И. Электронный высоковакуумный прибор // A.C., 483054, по заявке N1872499 с приор, от 17.01.73.

186. Акимов П.И., Малышев Ю.А., Переводчиков В.И. Электронно-оптические системы высоковольтного варианта ЭЛВ. // Новые мощные высоковольтные коммутирующие приборы электронно-лучевые вентили. Обзорная информация. Информэлектро. Москва, 1973г. С. 22-28.

187. Акимов П.И., Голубцов Б.И., Касаткин В.В. Ламинарный поворот электронного пучка в поперечном магнитном поле // Методы расчета электронно-оптических систем. Сб. под ред. Г.И.Марчука, ч.П, ВЦ СО АН СССР, Новосибирск, 1975г.

188. Акимов П.И., Покрас А.Н., Топчиев Г.М., Щербаков A.B. Расчет и экспериментальное исследование щелевых электронно-оптических систем, формирующих криволинейные ленточные пучки // Электронная техника. Серия 1, Электроника СВЧ, вып.4 (328), 1981г.

189. Переводчиков В.И., Логинов Л.В., Шапенко В.Н. и др. // Электротехника. № 4. 1983.

190. Акимов П.И., Данилов В.А. Расширение ленточного электронного потока в эквипотенциальном пространстве в высшем параксиальном приближении // "Радиотехника и электроника", t.XXVII, N10, 1982г., с.2053-2056.

191. Дьяконов В.П., Абраменкова И.В. Mathcad 8 Pro в математике, физике, и Internet // Изд-во "Нолидж". Москва. 1999. 503 с.

192. Акимов П.И., Сыровой В.А., Цхай А.Б. Синтез электродов, формирующих осесимметричные электронные потоки // "Радиотехника и электроника", вып. 7, 1985г. С.1409-1417.

193. Акимов П.И., Цхай А.Б. Расчет электронно-оптических систем, формирующих осесимметричные потоки // "Современные методы расчета ЭОС" Доклады VIII Всесоюзного семинара по методам расчета электронно-оптических систем. Ленинград, 1986г.

194. Акимов П.И., Осипова Г.П., Сыровой В.А. Уточнение прикатодного решения при расчете систем формирования сильноточных импульсных инжекторов // Тезисы VI Всесоюзного симпозиума по сильноточной электронике.4.2. Томск, 1986,с.79-81.

195. Акимов П.И., Дмитриев К.К., Цхай В.Н. Предельные токи в сферическом диоде с плазменной границей в промежутке анод-катод // Тезисы VI Всесоюзного симпозиума по сильноточной электронике.Ч.2. Томск, 1986,с.76-78.

196. Акимов П.И., Осипова Г.П. Исследование вопросов точности численного анализа высокопервеансных ЭОС // Тезисы докладов XI Всесоюзной научной конференции по электронике СВЧ. Орджоникидзе. 1986г., с. 177.

197. Акимов П.И., Азарова О.Н., Сыровой В.А. К расчету систем формирования сильноточных электронных пучков с компенсирующимионным фоном // Тезисы докладов XI Всесоюзной научной конференции по электронике СВЧ. Орджоникидзе. 1986г., с. 178.

198. Акимов П.И., Вашковский А.Н., Казаков А.И., Сыровой В.А. и др. Проблемы расчета интенсивных релятивистских пучков // Тезисы докладов Республиканского семинара по методам расчета электронно-оптических систем .Ташкент, 1988г., с.5.

199. Акимов П.И., Сыровой В.А. Возможные пути улучшения параметров источников интенсивных электронных пучков // Тезисы докладов Республиканского семинара по методам расчета электронно-оптических систем. Ташкент, 1988 г., с.5.

200. Акимов П.И. Тестирование приближенных и численных методов расчета разномасштабных электронных потоков // Тезисы докладов VII Всесоюзного симпозиума по сильноточной электронике. Новосибирск, 1988, с.75.

201. Акимов П.И., Осипова Г.П., Сыровой В.А. Проблемы повышения точности программ траекторного анализа интенсивных электронных пучков //Ж. вычислит, математики и математ. физики, т.29, N3, 1989, с.405-422.

202. Сыровой В.А. // "Радиотехника и электроника". Т.36. N3, 1971. С.40.

203. Langmair I. The interaction of electron and positive ion space charges in cathode sheaths // Phys. Rev. 1929. Vol. 33. № 6. P. 954-989.

204. Акимов П.И., Богословская А.Б. Использование ионов для усиления тока электронных пушек // Прикладная физика. Выпуск 4. Москва. 2002. С. 90- 102.

205. Акимов П.И., Сыровой В.А., Богословская А.Б. Синтез инжектора релятивистских электронных пучков на основе геометризованных уравнений // Прикладная физика. Выпуск 4. Москва. 2002. С. 102 110.

206. Акимов П.И., Плохов В.В., Сыровой В.А., Федотов A.B. Расчет пушки с крупноструктурной управляющей сеткой // Изв. ВУЗов, Радиофизика, 1992.

207. Акимов П.И., Сыровой В.А. К теории антипараксиальных разложений в оптике плотных электронных пучков при наличии неоднородного ионного фона//Радиотехника и электроника, 1993, т.38, N.2, с.315-333.

208. Акимов П.И. Проблемы создания систем глубокого торможения интенсивных электронных пучков // Тезисы докладов Второго Всероссийского семинара «Проблемы теоретической и прикладной электронной оптики». М. 1997. С 14-15.

209. Акимов П.И. Разработка и исследование коллекторных систем электронно-лучевых приборов с рекуперацией энергии // Тезисы докладов Второго Всероссийского семинара «Проблемы теоретической и прикладной электронной оптики». М. 1997. С 13-14.

210. Акимов П.И., Богословская А.Б., Сыровой В.А. Синтез инжектора РЭП на основе теории геометризованных уравнений // Материалы V Всероссийского семинара "Проблемы теоретической и прикладной электронной оптики ". Москва. Ноябрь, 2001. С. 30-31.

211. Акимов П.И. Использование ионов для усиления тока электронных пушек // Материалы V Всероссийского семинара "Проблемы теоретической и прикладной электронной оптики ". Москва. Ноябрь, 2001. С. 76-78.

212. Akimov P.I. Problems of account of Electron-Optical Systems Beam-Plasma Devices of microwave // Proceeding of SPIE. USA. Bellingem. 2002. P.

213. Акимов П.И., Богословская А.Б. Совершенствование параметров электронно-оптических систем электронно-лучевых вентилей // Прикладная физика. Выпуск 3-4. Москва. 1998г. С.60-64.

214. Akimov Р.1., Syrovoy V.A., Bogoslovskaya A.B. Relativistic electron beam injector synthesis on basis of geometrized space-charge-flow equations // 2002.P.

215. Акимов П.И. Некоторые вопросы влияния ионов в высокопервеансных электронно-оптических системах // Тез. докл. Четвертого Всероссийского семинара «Проблемы теоретической и прикладной электронной оптики». Москва. 1999. С 73-74.

216. Акимов П.И., Богословская А.Б., Сыровой В.А. Синтез релятивистского пучка в электростатическом компрессоре на основе теории геометризованных уравнений // Сб. научных трудов. Научная сессия МИФИ -2001. Т.8. Москва. 2001. С.50-51.

217. Акимов П.И., Богословская А.Б. Использование ионов для усиления тока электронных пушек // Прикладная физика. Выпуск 4. Москва. 2002. С. 90- 102.

218. Акимов П.И., Сыровой В.А., Богословская А.Б. Синтез инжектора релятивистских электронных пучков на основе геометризованных уравнений // Прикладная физика. Выпуск 4. Москва. 2002. С. 102 110.

219. К катод, А - анод, УЭ - ускоряющий электрод1. Пспропускания тока. Введены обозначения: Гн сопротивление нагрузки; СУ - системауправленияN