Научный архив: статьи

Проведено сравнение точности различных численных схем решения уравнений движения в ситуациях, типичных для систем формирования винтовых электронных пучков с большим питч‐фактором, когда захваченные в адиабатическую ловушку частицы совершают сотни и тысячи оборотов по ларморовской окружности, и необходимо точное вычисление фазы колебательного движения частиц. Проанализированы такие широко известные методы как метод Бориса, Адамса—Башфорта и различные варианты метода Рунге—Кутты 4, 5 и 7-го порядков. Показано, что при анализе движения частиц длительностью сотни и тысячи периодов циклотронной частоты с ошибкой вычисления фазы осцилляторного движения порядка 0,1 % от периода гирочастоты наиболее экономичным оказывается метод Рунге—Кутты 4-го порядка в модификации правила “3/8”, обеспечивающий указанную точность уже при 15—20 шагах интегрирования на циклотронном периоде.

Проведен сравнительный анализ процессов установления параметров винтовых электронных пучков, формируемых магнетронно-инжекторными пушками с разными углами наклона магнитного поля к поверхности эмиттера. Исследованы режимы с большой долей отраженных от магнитного зеркала электронов. Проанализированы временные зависимости захваченного в адиабатическую ловушку гиротрона пространственного заряда, потенциала в разных сечениях пучка и проходящего в рабочее пространство тока при различной величине холодного питч-фактора. Показано, что переход к формированию пограничных или ламинарных винтовых электронных пучков улучшает устойчивость электронного потока c большими питч-факторами.

Изложена методика синтеза работающих в режиме ограничения тока пространственным зарядом магнетронно-инжекторных пушек (МИП) для гиротронов. Дан расчет рабочих параметров системы формирования. Произведено сравнение результатов экспериментальных исследований синтезированных МИП в анализаторе электронных пушек в моделирующем режиме с теоретическими расчетами. Предложена методика измерения параметров электронного пучка непосредственно в рабочем режиме гиротрона. Приведены результаты исследования экспериментального образца гиротрона в режиме генерации.