Investigation of electron cut-off in a cylindrical electrode system in pulsed magnetic field of an inductor

Abstract

The effect of electron cut-off from the anode in a cylindrical coaxial electrode system with an inhomogeneity of electric and magnetic fields along the axis is investigated by numerical simulation. The effect is caused by the pulsed magnetic field of the external inductor and the secondary magnetic fields generated by the eddy currents in the electrodes. The inhomogeneity of the fields is due to short length of the cathode and the inductor, and also by the internal protrusion at the anode opposite the cathode for the concentration of the magnetic field. The electrons escape along the axis from the interelectrode gap. To capture them, end cup-shaped collectors are introduced, for which the voltage of up to 300 V is applied when the anode voltage is of 10 kV. The results of the work can be used in designing a high-voltage current interrupter, for analyzing the conditions of magnetic initiation of a magnetron discharge, and the characteristics of magnetron electron guns.

Досліджується методом чисельного моделювання ефект відсічення електронів від анода в системі циліндричних коаксіальних електродів з неоднорідністю електричного і магнітного полів уздовж осі. Ефект викликається імпульсним магнітним полем зовнішнього індуктора і вторинними магнітними полями, що генеруються вихровими струмами в електродах. Неоднорідність полів обумовлена малою довжиною катода і індуктора, а також внутрішнім виступом на аноді в області катода для підвищення концентрації магнітного поля. Має місце вихід електронів з міжелектродного проміжку уздовж осі. Для їх уловлювання вводяться торцеві чашоподібні колектори, на які подається напруга до 300 В при анодній напрузі 10 кВ. Результати роботи можуть бути використані при проектуванні високовольтного переривника струму, для аналізу умов магнітного ініціювання магнетронного розряду і характеристик магнетронних електронних гармат.

Исследуется методом численного моделирования эффект отсечки электронов от анода в цилиндрической коаксиальной системе электродов с неоднородностью электрического и магнитного полей вдоль оси. Эффект вызывается импульсным магнитным полем внешнего индуктора и вторичными магнитными полями, генерируемыми вихревыми токами в электродах. Неоднородность полей обусловлена малой длиной катода и индуктора, а также внутренним выступом на аноде напротив катода для концентрации магнитного поля. Имеет место уход электронов вдоль оси из межэлектродного промежутка. Для их улавливания вводятся торцевые чашеобразные коллекторы, на которые подаётся напряжение до 300 В при анодном напряжении 10 кВ. Результаты работы могут быть использованы при проектировании высоковольтного прерывателя тока, для анализа условий магнитного инициирования магнетронного разряда и характеристик магнетронных электронных пушек.