Modeling of oscillatory and rotary trajectories of electrons in gradient magnetic field magnetron gun

Abstract

The motion of electrons in cylindrical magnetic field with variable strength along the axis is considered. The formation of a beam with energy of 55 keV in the longitudinal direction during its transport in solenoidal magnetic field with large gradient has been studied. The bifurcation regimes of the dynamics of particles during their movement along the transport axis both forward to the target and back to the cathode region are considered. The operating modes of the gun are obtained, in which the particle experiences the “bottleneck” effect and returns to the cathode region. It is shown that for given electron energy and fixed magnetic field, the parameter that determines the reflection of the particle is the polar angle of entry with respect to the axis of the cylindrical magnetic field. The results of numerical simulation on the motion of the electron flow are presented.

Розглянуто рух електронів у циліндричному магнітному полі зі змінною напруженістю вздовж осі. Вивчено формування пучка з енергією 55 кеВ у поздовжньому напрямку при його транспортуванні в соленоїдальному магнітному полі з великим градієнтом. Розглянуто біфуркаційні режими динаміки часток при їх русі вздовж осі транспортування як вперед на мішень, так і назад у прикатодну область. Отримано режими роботи гармати, при яких частка відчуває ефект «пляшкового горла» і повертається в прикатодну область. Показано, що при заданій енергії електрона і фіксованому магнітному полі параметром, що визначає відображення частки, є полярний кут вльоту відносно осі циліндричного магнітного поля. Наводяться результати чисельного моделювання за рухом електронного потоку.

Рассмотрено движение электронов в цилиндрическом магнитном поле с переменной напряженностью вдоль оси. Изучено формирование пучка с энергией 55 кэВ в продольном направлении при его транспортировке в соленоидальном магнитном поле с большим градиентом. Рассмотрены бифуркационные режимы динамики частиц при их движении вдоль оси транспортировки как вперед на мишень, так и назад в прикатодную область. Получены режимы работы пушки, при которых частица испытывает эффект «бутылочного горлышка» и возвращается в прикатодную область. Показано, что при заданной энергии электрона и фиксированном магнитном поле параметром, определяющим отражение частицы, является полярный угол влета относительно оси цилиндрического магнитного поля. Приводятся результаты численного моделирования по движению электронного потока.