Numerical simulation of transport of a high-current electron beam generated by the secondary-emission cathode gun in a decreasing solenoidal field

Abstract

The software tool has been developed for computing the electron beam formation by means of the secondary-emission cathode magnetron gun in the electron energy range between 30 and 65 keV at beam transport in a decreasing magnetic field of the solenoid. Numerical simulation data on the tubular electron flow motion and visualization are presented. The beam current was investigated versus the amplitude and gradient of the field decrease, and also, versus the initial beam particle distribution in the phase space. It has been found that for the given simulation conditions, the magnetic field reconfiguration has an effect only on the total displacement of the electron beam, without causing a noticeable change in the shape of the final flow distribution along the longitudinal coordinate.

Розроблено програмний засіб для розрахунку формування електронного пучка магнетронною гарматою з вторинно-емісійним катодом у діапазоні енергій електронів 30...65 кеВ при транспортуванні в спадаючому магнітному полі соленоїда. Наведено результати чисельного моделювання руху і візуалізації трубчастого електронного потоку. Вивчено залежність струму пучка від амплітуди і градієнта спаду поля, а також початкового розподілу частинок пучка в фазовому просторі. Показано, що для розглянутих умов моделювання зміна конфігурації магнітного поля впливає тільки на загальний зсув пучка електронів, однак не призводить до помітної зміни виду підсумкового розподілу потоку по повздовжній координаті.

Разработано программное средство для расчета формирования электронного пучка магнетронной пушкой с вторично-эмиссионным катодом в диапазоне энергий электронов 30…65 кэВ при транспортировке в спадающем магнитном поле соленоида. Приведены результаты численного моделирования по движению и визуализации трубчатого электронного потока. Изучена зависимость тока пучка от амплитуды и градиента спада поля, а также начального распределения частиц пучка в фазовом пространстве. Показано, что для расмотренных условий моделирования изменение конфигурации магнитного поля влияет только на общее смещение пучка электронов, но не приводит к заметному изменению вида итогового распределения потока по продольной координате.