Численное моделирование виркатора с обратной связью

Abstract

С помощью 2,5-мерного PIC-кода численно промоделированы процессы динамики релятивистского электронного пучка в виркаторе, представляющем собой два состыкованных цилиндра разных радиусов при наличии обратной связи по полю. Моделирование показало, что при выбранных параметрах модели виртуальный катод образуется в области ступенчатого изменения радиуса боковой поверхности виркатора. Обнаружено, что введение обратной связи по полю дает возможность изменять время образования виртуального катода, а также его положение в пространстве посредством изменения коэффициента обратной связи. С увеличением значения коэффициента обратной связи в спектре колебаний электрического поля возрастает амплитуда высокочастотных составляющих, что, в конечном итоге, может привести к развалу электронного пучка.

За допомогою 2,5-вимірного PIC-коду чисельно промодельовані процеси динаміки релятивістського електронного пучка у віркаторі, що представляє собою два циліндри різних радіусів, що стикуються, при наявності зворотного зв'язку за полем. Моделювання показало, що при обраних параметрах моделі віртуальний катод утвориться в області східчастої зміни радіуса бокової поверхні віркатора. Виявлено, що введення зворотного зв'язку за полем дає можливість змінювати час утворення віртуального катода, а також його положення в просторі за допомогою зміни коефіцієнту зворотного зв'язку. Зі збільшенням значення коефіцієнту зворотного зв'язку в спектрі коливань електричного поля зростає амплітуда високочастотних складових, що, в остаточному підсумку, може призвести до розвалу електронного пучка.

By means of a 2,5-dimensional PIC-code the processes of dynamics of a relativistic electron beam in vircator, forming of two joined cylinders of different radiuses in the presence of a feedback across the field was modeled numerically. Modeling has shown that at model selected options the virtual cathode is formed at and around of step change of radius of a side surface of vircator. It is revealed that feedback introduction across the field gives the chance to change time of formation of the virtual cathode, and also its position in space by means of feedback factor changing. With increase in value of a feedback factor in a spectrum of oscillations of electric field the amplitude of high-frequency components increases that finally, can lead to breakdown of an electron bunch.