Details

В ходе исследования выполнено комплексное моделирование электронно-оптической системы (ЭОС) с многоострийным полевым эмиттером. Применялись информационно-коммуникационные технологии автоматизированного инженерного моделирования физических процессов для численного решения задачи электростатики и динамики заряженных частиц. Проведён расчёт распределения электрических полей и траекторий электронов. В результате параметрической оптимизации геометрии и потенциалов электродов получена конфигурация ЭОС, обеспечивающая формирование стабильного сфокусированного ленточного электронного потока. Выполнена оценка поперечных размеров пучка в характерных сечениях, а также рассчитан поперечный разброс скоростей электронов. Была использована прикладная программа COMSOL Multiphysics для моделирования в двумерной и трёхмерной постановках для решения поставленных задач. Результаты численного эксперимента показали, что исследуемый полевой катод с разработанной ЭОС могут быть использованы в качестве перспективного источника электронов в лампах бегущей волны.

The study involves comprehensive modeling of an electron-optical system (EOS) with a multi-tip field emitter. Information and communication technologies for automated engineering simulation of physical processes were applied for the numerical solution of electrostatic and charged particle dynamics tasks. The electric field distribution and electron trajectories were calculated. As a result of the parametric optimization of the electrode geometry and potentials, an EOS configuration was obtained that ensures the formation of a stable, focused ribbon electron beam. The transverse beam dimensions were evaluated in characteristic cross-sections, and the transverse velocity spread of the electrons was calculated. The COMSOL Multiphysics application software was utilized for two-dimensional and three-dimensional modeling to address the stated tasks.  The results of the numerical experiment demonstrated that the investigated field cathode, combined with the developed EOS, can be utilized as a promising electron source for traveling-wave tubes.