基于CST的强流电子枪的电磁聚焦模拟

强流电子枪的工业应用必须具备良好的聚焦性能,静电透镜能够控制电子束的发射和电子束会聚的最小束腰位置,发散后的电子束进入磁透镜需要磁透镜对电子束进行精确聚焦。磁透镜对电子束的聚焦性能受到电子束的尺寸影响,也受到磁透镜中心轴与电子束中心对中和自身磁场径向均匀度的影响。利用CST仿真软件对强流电子枪的静电透镜参数和磁透镜结构进行优化,并总结了相关规律,仿真结果表明增大聚束极的相对偏压,会减小阴极输出的电子束束流大小,但是聚束极对电子束的会聚能力增强,从而电子束最小束腰位置距离阴极的表面距离更近。与开启式磁透镜相比,屏蔽式磁透镜的磁场在中心区域更加集中,磁场强度更大。磁透镜半径越大在轴上的磁通量密度越小,但是磁透镜半径越大在中心产生的径向磁场均匀度越好。磁屏蔽铁壳间隙越大,磁透镜在中心位置的径向磁场分布均匀度越高,磁透镜在中心位置的磁通量密度随着屏蔽铁壳间隙的增大而降低。

强流电子枪电子光学性能的研究

利用SLAC 226程序对一种工业用大功率电子加速器(450kW)的电子枪光学系统性能进行了研究。计算程序以带电粒子的洛伦兹力运动方程的相对论形式为基础,在充分考虑了空间电荷效应和电子自身产生磁场的情况下编写而成。在该程序中,网格的划分采用正方形网格;解泊松方程采用半迭代切比雪夫法;解轨迹方程采用四阶龙格 库塔法。经过对轴上电位的优化计算,得到了轴上电场的分布,电子轨迹以及阳极孔处的径迹斜率等结果,并且对外加电场与空间电荷场对束流的聚焦作用作了比较分析。计算发现,电子初始角和初始能量(对束流的)聚焦性能影响很小,二极管间距d=58.5mm时对束流聚焦最有利。

虚边界元法与强流电子枪的电子轨迹模拟

以位势问题为分析对象,从格林公式出发严格导出了虚边界元法的基本积分方程.并以虚边界元法基本积分方程为出发点,从理论上导出了虚边界元法对虚边界形状位置的基本要求.理论结果表明,虚边界元法本身是一种严格的方法,但在一定条件下,它是一种近似方法.基于虚边界元方法开发了一套适用于强流电子枪的电子轨迹模拟程序,并对强流电子枪进行了计算.对强流电子枪的计算表明,在同等条件下,取定最佳的虚实边界距离与边界单元数,虚边界元法较边界元法的精度要高.

强流电子枪的有限元计算

本文应用曲边有限元方法分析和计算了强流电子枪的特性,并结合3065管型作了实际计算,所得结果与实测结果基本一致。本方法具有能很好拟合曲边边界、计算精度高、计算时间少、节省内存等优点。

强流电子枪近阴极发射面区的分析与计算

近阴极发射面区的分析与计算是强流电子枪计算过程的一个关键环节．文中提出了该区在温度限制下交叉电磁场空间电荷流的理论分析，与Ｋｉｎｏ短枪流理论相结合，可以对交叉电磁场空间电荷流进行完整的计算．在此基础上研制的Ｃ形带状强流电子枪计算软件包已用于实际电子枪的计算。

强流静电会聚电子枪系统计算机模拟研究

轻、小型层流电子枪在电子束焊接,微波器件等方面具有广泛的应用,希望得到稳定的、环形分布且会聚良好的电子束。但传统电子枪的聚焦系统如磁聚焦或电磁混合聚焦存在结构复杂、重量大的缺点。我们采用具有优异电子发射和抗中毒能力的LaB6作为阴极材料,纯静电聚焦的方式进行仿真、设计。经过理论探讨和计算机模拟仿真,在5000V总电压下,输出300mA强流电子束,导流系数达到了3.35μA/V3/2。为下一步具体的结构设计提供了可靠依据。