Исследование влияния одновременно двух геометрических параметров фокусирующей системы на зоны устойчивости электронного пучка

А А Швачко

doi:10.22213/2410-9304-2026-1-70-77

Авторы

А. А. Швачко СГТУ имени Гагарина Ю. А

DOI:

https://doi.org/10.22213/2410-9304-2026-1-70-77

Ключевые слова:

магнитное поле, постоянные магниты, геометрические параметры, магнитный коэффициент, электровакуумные приборы, фокусировка электронного пучка, технологические отклонения, устойчивость пучка, численное моделирование

Аннотация

Стремление к уменьшению габаритных параметров сверхвысокочастотных приборов, вызванное увеличением рабочей частоты и уменьшением массы авиационного оборудования, приводит к необходимости учета возможного отклонения от расчетных параметров элементов прибора. Подобные отклонения параметров могут быть вызваны технологическими особенностями производства, учитывать которые при конструировании становится все более необходимо. Статья посвящена поиску закономерностей влияния геометрических параметров постоянных магнитов на величины, определяющие качество фокусировки электронного потока, с точки зрения возникновения технологических отклонений. В статье анализируется распределение магнитного поля в кольцевых и призматических магнитах с различными параметрами геометрии с использованием численного моделирования для оптимизации условий транспорта интенсивных электронных потоков. В работе представлены графики полей для магнитов различных конфигураций, демонстрирующие переход от неравномерных профилей к гармоничным распределениям. Рассматривается важность учета технологических отклонений в процессе проектирования и изготовления магнитных систем, поскольку даже небольшие изменения геометрических параметров могут существенно повлиять на выходные характеристики устройства. Проведен анализ одновременно влияния ряда геометрических параметров на величины магнитного поля и магнитного коэффициента. В качестве инструмента анализа величины возможных последствий одновременных отклонений двух геометрических параметров предложено использовать трехмерные графики. Для анализируемой системы были найдены оптимальные области значений параметров. Методика позволяет находить неявные оптимальные сочетания параметров магнитов: толщина 25 мм, внутренний диаметр 20 мм, внешний диаметр 33 мм.

Биография автора

А. А. Швачко, СГТУ имени Гагарина Ю. А

кандидат технических наук, доцент

Библиографические ссылки

Численное моделирование формирования электронных пучков в источниках двух типов с плазменным катодом и их транспортировки в магнитном поле / В. Т. Астрелин, М. С. Воробьев, И. В. Кандауров, В. В. Куркучеков // Известия Российской академии наук. Серия физическая. 2019. Т. 83, № 11. С. 1529-1533.

Ограничения токов при транспортировке сплошного аксиально-симметричного электронного пучка в пролетных каналах электровакуумных устройств миллиметрового диапазона / В. Е. Родякин, В. М. Пикунов, В. Н. Аксенов, Н. Е. Овсянников // Известия Российской академии наук. Серия физическая. 2020. Т. 84, № 1. С. 132-136.

Wang P. et al. Planar distributed three-beam electron optics system with narrow beam separation for fundamental-mode TWT in W-band //IEEE Transactions on Electron Devices. 2021. Т. 68. №. 10. С. 5215-5219.

Wang Y. et al. An optimization method for klystron magnetic focusing system // Radiation Detection Technology and Methods. - 2025. - С. 1-10.

G. Shu et al. Study of a Terahertz-Band Integrated Dual-Sheet Beam Weak Pole Offset Periodic Cusped Magnetic Focusing Structure // IEEE Electron Device Letters. 2024. T. 45, № 12. Pp. 2546-2549.

Jiang S. et al. Experimental investigation of an electron-optical system for terahertz traveling-wave tubes //IEEE Transactions on Electron Devices. 2021. Т. 68, № 12. С. 6498-6504.

Рафиков Р. А., Глебова Т. А. Ленточный пучок эллиптического поперечного сечения с эквипотенциальной поверхностью // Актуальные проблемы современной науки и производства. 2019. С. 62-67.

Гуртовой В. И. Расчет магнитного поля на оси намагниченных тел с осевой симметрией // Вопросы радиоэлектроники. Сер I, Электроника СВЧ. 1965. № 11. С. 108-131.

Mendel J.T. Electron beam focusing with periodic permanent magnet fields / J.T. Mendel, C.F. Quate, W.H. Yocom. Proceedings of the IRE. 1954. Vol. 42. № 5. P. 800-810.

Mendel J. T. Magnetic focusing of electron beams // Proceedings of the IRE. 1955. Vol. 43, №. 3. С. 327-331.

Clogston A.M., Heffner H. Focusing of an electron beam by periodic fields. Journal of Applied Physics. 1954. Vol. 25, № 4. P. 436-447.

Алямовский И. В. Электронные пучки и электронные пушки. М. : Сов. радио, 1966. 456 с.

Данилов В. Н. Разрушение однородной структуры плотного электронного пучка при пульсациях // Радиотехника и электроника. 1973. Т. 18. С. 21-42.

Тараненко В. П., Шевченко В. И. О допустимых пульсациях пучка в ЛБВ в режиме максимального усиления // Вестник ведущих учебных заведений. Радиоэлектроника. 1967. Т. 10, № 11. С. 1044-1048.

Shvachko A.A., A.A. Potapov Investigation of the Sensitivity of the Annular Magnet Magnetic Field to Changes in Its Thickness for Magnetic Focusing Systems // 2024 International Conference on Actual Problems of Electron Devices Engineering (APEDE). IEEE, 2024. Т. 1. С. 239-241.