Программа расчета электронно-оптической системы
с учетом начальных скоростей электронов

И. Ш. Белуга, И.М. Соколова
НИИ ПЛАТАН, Фрязино, Россия

   Рассчитана осесимметричная электростатическая электронно-оптическая система с плоским термокатодом. Система любой сложности может образовываться проводниками и диэлектриками. Расчет ведется с учетом поля объемного заряда пучка и теплового разброса скоростей электронов, вылетапющих с катода. Программа позволяет с хорошей точностью рассчитывать пучки с большим различием размеров поперечного сечения (системы с кроссовером). В заданных сечениях рассчитываются ток пучка с учетом возможного оседания на электродах, радиус пучка и осевая плотность тока. Можно нарисовать на экране дисплея систему вместе с пучком, а также распределение плотности тока на катоде, в ряде поперечных сечений пучка и на экране рассчитываемого прибора. Программа может быть использована при исследовании широкого класса электронных устройств, в частности, для расчета электроно-лучевых приборов. Электростатическое поле системы представляется суммой полей объемного заряда пучка и повержностных зарядов электродов. Поле объемного заряда рассчитывается интегрированием по объему пучка. Плотность поверхностных зарядов находится методом интегральных уравнений. Затем поле в любой точке может быть рассчитано через поверхностные интегралы. При расчете траекторий электронов потенциала представляется тремя членами разложения по степеням расстояния r от оси, а координаты траектории в любом сечении - полиномами третьей степени от начальных координат и скоростей электронов. Коэффициенты полиномов находятся в результате решения задачи Коши для системы обыкновенных дифференциальных уравнений. Такой подход позволяет за умеренное время рассчитать большое число траекторий (до нескольких тысяч). Область, непосредственно примыкающая к катоду, представляется набором колец с малым основным размером (15-30 мкм). Такое кольцо рассматривается как часть плоского диода, Плотность тока с катода и начальные скорости электронов рассчитываются по теории плоского диода с учетом температуры катода и величины тока насыщения. Программа используется на используемых компьютерах.

Содержание