Анотація до роботи:

Дрозденко О.О. Фізика інтенсивних електронних пучків у високочастотних приладах О-типу. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.01 – фізика приладів, елементів і систем. – Сумський державний університет, Суми, 2009.

Дисертація присвячена розробленню комплексних методик дослідження фізики формування інтенсивних електронних пучків у НВЧ-приладах О-типу. Проведений аналіз і вибір методів досліджень: метод зарядової щільності і метод Еверхарта – для проведення теоретичних досліджень (чисельних розрахунків), метод перехідного випромінювання – для експериментального дослідження мікроструктури електронних пучків.

Розроблена математична модель аксіально-симетричної електронно-оптичної системи і визначені оптимальні структури електричних полів для різних прискорюючих потенціалів. Проведений траєкторний аналіз руху електронів, у ході якого встановлений ступінь впливу просторового заряду на розмір і положення кросовера пучка залежно від прискорюючої напруги, проаналізовані процеси струмоосадження на електродах двох різних конструкцій гармат.

Побудовані чисельні алгоритми для аналізу фізичних полів і траєкторій руху електронів у тривимірних фокусуючих системах. Проведені розрахунок і аналіз структури електричного і магнітного полів діодної системи. У ході траєкторного аналізу і обчислення мікроструктури стрічкового електронного пучка визначена топологія його формування у внутрішньому просторі діодної гармати та показана визначальна роль анодної щілини у процесі формування стрічкового пучка.

Запропонована загальна методика експериментального дослідження мікроструктури інтенсивних електронних пучків за перехідним випромінюванням. Розроблена програма для чисельного аналізу зображення сліду світіння електронного пучка, і шляхом порівняльного аналізу розподілів щільності струму у поперечних перетинах аксіально-симетричного пучка показана кореляція результатів чисельного моделювання і експерименту.

У дисертаційній роботі отримані комплексні методики (теоретичні та експериментальні) дослідження фізики формування ЕП у високочастотних приладах О-типу міліметрового діапазону хвиль, що є важливою науковою задачею при створенні високоефективних джерел електромагнітних коливань. При цьому автором запропонована низка оригінальних і нових рішень як у плані реалізації чисельного моделювання, так і при обробці експериментальних результатів.

1. Проаналізовані основні підходи до формування ЕП та їх характеристики, що визначають параметри електронних НВЧ приладів О-типу.

2. Прокласифіковані методи експериментального і теоретичного дослідження параметрів ЕП, на підставі аналізу якої для розрахунку фізичних полів у системах формування пучків вибраний метод зарядової щільності (метод інтегральних рівнянь), а для траєкторного аналізу – однокроковий метод Еверхарта, експериментальні дослідження базуються на використанні методу перехідного випромінювання при падінні електронів на металеву мішень.

3. На підставі властивостей аксіальної симетрії описана математична модель досліджуваної ЕОС. Запропонована схема переходу в меридіанну площину і шляхом використання методу зарядової щільності побудовані математичні моделі для чисельного аналізу електричних полів і траєкторій руху заряджених часток методом Еверхарта в аксіально-симетричних системах з відносною похибкою . На конкретній геометрії практичних ЕОС показана працездатність запропонованих алгоритмів чисельного рахунку, визначені оптимальні інтервали робочих режимів на електродах гармати та показано, що гранично допустимі значення струмів залежать від прискорюючого потенціалу і лежать в інтервалі мА.

4. Побудовані чисельні алгоритми для аналізу електричних полів і траєкторій руху пучків заряджених частинок у довільних тривимірних системах. На конкретній геометрії діодної ЕОС, яка знайшла широке застосування в приладах МСМ діапазону хвиль, показана працездатність запропонованих алгоритмів. За допомогою запропонованого методу сіткового уловлювача частинок проаналізована зміна мікроструктури ЕП під час проходження ділянки катод-анод і показано, що основним елементом, що формує стрічковий ЕП на вході в простір фокусування є анодна щілина.

5. На підставі методики визначення аксіальних електричних полів запропонований метод розрахунку аксіально-симетричної МФС і показана задовільна кореляція розрахункових і експериментальних результатів визначення індукції магнітного поля при правильному задаванні магнітних потенціалів.

6. Узагальнені структурні схеми реєстрації перехідного випромінювання електронів на металевих мішенях при діагностиці аксіально-симетричних і стрічкових пучків. Запропоновані і реалізовані експериментальні електровакуумні установки.

7 Розроблена програма для чисельного аналізу зображення сліду свічення ЕП. Шляхом порівняльного аналізу показана кореляція результатів чисельного моделювання і експерименту для аксіально-симетричних ЕП.

Публікації автора:

1. Воробьев Г.С. Установка для измерения статических характеристик высокоинтенсивных электронных пучков / Г.С. Воробьев, А.А. Дрозденко, Д.А. Нагорный // Приборы и техника эксперимента.– 2009.– №1. – С. 115-118.

Здобувач брав учать у реалізації установок для діагностики електронних потоків та у проведенні експериментальних досліджень, проведенні аналізу пристроїв реєстрації перехідного випромінювання та комп’ютерній обробці результатів експерименту.

2. Воробьев Г.С. Система регистрации переходного излучения оптического диапазона для измерения статических параметров электронных пучков в СВЧ приборах / [Воробьев Г.С., Дрозденко А.А., Нагорный Д.А., Рыбалко А.А.] // Изв. вузов. Радиоэлектроника.– 2008. – №7(51). – С. 22-29.

Здобувачем проведене чисельне моделювання аксіального електронного пучка, розроблена програма для аналізу перехідного випромінювання, виникаючого при падінні електронів на металеву поверхню, проаналізована кореляція результатів експерименту і чисельного моделювання.

3. Воробьев Г.С. Численный анализ статических характеристик аксиально-симметричных электронных пучков в приборах СВЧ / Г.С. Воробьев, А.А. Дрозденко, А.Г. Пономарев // Изв. вузов. Радиоэлектроника. – 2006. – №6(49). – С. 11-16.

Здобувачем розроблена методика теоретичного аналізу параметрів електронних пучків, проведене чисельне моделювання, написаний текст статті.

4. Дрозденко А.А. Численное моделирование формирования ленточного электронного пучка в неоднородном поле диодной пушки / А.А. Дрозденко // Вісник Сумського державного університету. Серія: Фізика, математика, механіка. – 2008. – №1. – с. 115-123.

Стаття повністю підготовлена здобувачем.

5. Воробьев Г.С. Численное моделирование движения электронов в электрическом поле аксиально-симметричных электронно-оптических систем / [Воробьев Г.С., Пономарев А.Г., Дрозденко А.А., Коплык И.В.] // Вісник Сумского державного університету. Серія: Фізика, математика, механіка. – 2003. – №10(56). – С. 135-144.

Здобувачем були розроблені математична модель для чисельного розрахунку аксіально-симетричної електронної гармати, методика обчислення аксіальних електричних полів методом зарядової щільності, написаний текст статті.

6. Воробьев Г.С. Методы диагностики и расчета статических характеристик интенсивных нерелятивистских электронных пучков (Обзор) / Г.С. Воробьев, А.А. Дрозденко, К.А. Пушкарев, И.В. Барсук // Компрессорное и энергетическое машиностроение. – 2007. – №3(9). – С. 79-91.

Здобувачем проведені пошук літературних джерел та їх аналіз, проаналізовані експериментальні методи діагностики інтенсивних електронних пучків, написаний текст статті.

7. Воробьев Г.С., Дрозденко А.А., Пономарев А.Г., Пушкарев К.А. Перспективы применения переходного излучения в диагностике высокоинтенсивных электронных пучков // Компрессорное и энергетическое машиностроение. – 2005. – №2(2). – С. 93 – 97.

Здобувачем був проведений чисельний аналіз розподілу щільності струму в аксіальному електронному пучку, порівняльний аналіз із результатами експериментальних досліджень, написаний текст статті.

8. Воробьев Г.С. Расчет структуры электрического поля и траекторный анализ электронного пучка в аксиально-симметричной электронно-оптической системе / Г.С. Воробьев, А.Г. Пономарев, А.А.Дрозденко // 13-я Международная Крымская конференция "СВЧ–техника и телекоммуникационные технологии" (КрыМиКо'2003). – Севастополь: Вебер, 2003. – С. 294-295.

Здобувачем проводилися розрахунки електростатичних полів та проведення траєкторного аналізу, підготовлено текст тез.

9. Воробьев Г.С. К вопросу оптимизации режимов работы трехэлектродной пушки ЛБВ / Г.С. Воробьев, А.Г. Пономарев, А.А. Дрозденко, Ю.А. Крутько // 15-я Международная Крымская конференция “СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии” (КрыМиКо'2005). – Севастополь: Вебер, 2005. – С. 212-213.

Здобувачем побудована чисельна модель триелектродної гармати ЛБХ, підготовлено текст тез.

10. Дрозденко О.О. Застосування методу Еверхарта в задачах моделювання руху електронів / О.О. Дрозденко // Міжнародна конференція студентів і молодих науковців з теоретичної та експериментальної фізики (ЕВРИКА-2006). – Львів: ЛНУ ім. Івана Франка, 2006. – В. 6.

Текст тез і доповідь підготовлені повністю здобувачем.

11. Дрозденко А.А. Теоретический анализ аксиальных систем формирования электронных пучков / А.А. Дрозденко // 16-я Международная Крымская конференция “СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии” (КрыМиКо'2006). – Севастополь: Вебер, 2006. – С. 305-306.

Текст тез і доповідь підготовлені повністю здобувачем.

12. Воробьев Г.С. Переходное излучение в диагностике высокоинтенсивных электронных пучков / Г.С. Воробьев, А.А. Дрозденко, А.Г. Пономарев // Харьковская нанотехнологическая Ассамблея-2007.- Харьков: ННЦ «ХФТИ», ИПП «Контраст», 2007.– Т1.– С. 219-223.

Здобувачем розроблені методика і схеми проведення експериментальних досліджень, проведений чисельний аналіз мікроструктури електронного пучка, підготовлено текст тез.

13. Дрозденко А.А. Автоматизация исследований параметров и микроструктуры электронных пучков / А.А. Дрозденко // Конференція молодих вчених та аспірантів ІЕФ-2007.– Ужгород: ІЕФ НАН України, 2007.– С. 123.

Здобувачем підготовлені тези і зроблена доповідь на конференції.

14. Drozdenko A.A. 3-D modeling of electron beam sources / A.A. Drozdenko, D.V. Magilin // The Sixth International Kharkov Symposium on Physics and Engineering of Microwaves, Millimeter and SubMillimeter Waves (MSMW'07). – Kharkov: IRE NASU, 2007. – P.580-582.

Здобувачем розвинута методика побудови тривимірних моделей систем формування електронних потоків, підготовлено текст тез англійською мовою.

15. Воробьев Г.С. Влияние ускоряющего напряжения на размер и положение кроссовера аксиально-симметричного электронного пучка / Г.С. Воробьев, А.А. Дрозденко, И.В. Барсук // 17-я Международная Крымская конференция “СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии” (КрыМиКо'2007). – Севастополь: Вебер, 2007. – С. 143-144.

Здобувачем проведений чисельний аналіз триелектродної гармати, підготовлено текст тез.

16. Дрозденко А.А. Методика моделирования электронного пучка в нелинейных электростатических полях / А.А. Дрозденко, И.В. Барсук // XII Международный молодежный форум «Радиоэлектроника и молодежь в XXI веке». – Харьков: ХНУРЭ, 2008. – С. 310.

Здобувачем розвинута методика моделювання електронного пучка в тривимірному просторі діодної гармати з урахуванням нелінійних електростатичних полів, підготовлено текст тез.

17. Барсук І.В. Експериментальне дослідження мікроструктури інтенсивних електронних потоків / І.В. Барсук, О.О. Дрозденко // Міжнародна конференція студентів і молодих науковців з теоретичної та експериментальної фізики (ЕВРИКА-2008). – Львів: ЛНУ ім. Івана Франка, 2008. – С. Е-25.

Здобувачем проведено автоматизацію експериментальних досліджень мікроструктури інтенсивних електронних потоків, підготовлено текст тез.

18. Воробьев Г.С. К вопросу моделирования ленточного электронного пучка / Г.С. Воробьев, А.А. Дрозденко, И.В. Барсук // 18-я Международная Крымская конференция “СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии” (КрыМиКо'2008), Севастополь: Вебер. – 2008. – С. 171-172.

Здобувачем проведена побудова чисельної моделі діодної гармати та реалізована комп’ютерна програма, підготовлено текст тез.