Теория и практика создания системы автоматизированного проектирования вторично-электронных канальных умножителей - Автореферат

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Теория и практика создания системы автоматизированного проектирования вторично-электронных канальных умножителей Работа выполнена в Северо-Кавказском ордена Дружбы народов горно-металлургическом институте (государственном технологическом университете) Научный консультант: доктор технических наук, профессорДанные средства широко применяются при расчете траекторий рабочих электронов, исследовании характеристик изделий: коэффициента увеличения, разрешающей способности, дисторсии электронного изображения, коэффициента сбора электронов. Задача моделирования поведения электронов в условиях вторично-эмиссионного умножителя является более сложной, поскольку предусматривает не только расчет траекторий электронов в условиях однородных и неоднородных электрических полей и различных граничных условий до взаимодействия с препятствием-мишенью, но и моделирование вероятностного явления вторичной эмиссии и дальнейшего продвижения в электрическом поле соответствующего количества вторичных электронов. Задача создания средств высокоадекватного автоматизированного анализа процессов в многоканальном умножителе и прилегающих областях изделий применения весьма актуальна и подразумевает моделирование однородных и неоднородных электрических полей в объеме канала различной формы сечения с учетом соответствующих граничных условий, обусловленных особенностями изделий применения, а также в зазорах фотокатод - пластина и пластина - катодолюминесцентный экран; моделирование поведения электронов в условиях данных полей; моделирование процессов взаимодействия первичных электронов с резистивно-эмиссионным слоем канала и эмиссии вторичных электронов в соответствии с положениями теории; обработку результатов исследований. Цель работы состоит в создании комплекса методов, моделей, алгоритмов и программных средств проектирования и исследования изделий вакуумной электроники с вторично-эмиссионным канальным умножением на примере микроканальной пластины, а также проведение расчетов траекторий движения электронов в электрическом поле в различных каналах и прилегающих областях специальных устройств (ЭОП), работающих в разных режимах. моделирование процессов электронного усиления в различных каналах, а также энергетических и угловых распределений электронов, вылетающих из каналов;Очевидно, что такой подход упрощает ее решение, однако он не позволяет в полной мере отразить картину распределения электрического поля, например при анализе процессов в канале, имеющем отклонения в сечении от круглого, при расчетах неоднородностей электрического поля, образуемых под влиянием входной и выходной металлизаций несимметричной формы в канале и т.д. Алгоритм построен таким образом, что осуществляется последовательный расчет каждого отдельного каскада, вызванного эмиссией одного электрона, до момента вылета электрона из канала или прекращения существования каскада внутри канала. Общий коэффициент усиления канала М определяется суммированием всех электронов, вылетевших из канала. Среди учитываемых при расчетах характеристиках конструкции изделия необходимо выделить: средний диаметр канала dk, калибр канала ?, особенности его сечения в случае отклонения от круглой формы в пределах технологических допусков (степень эллиптичности ?, оцениваемая в данном случае значениями большой а и малой b полуосей эллипса сечения), средний шаг структуры каналов ?, особенности исследуемого элемента выходной поверхности МКП (участок с редким рядом, участок с густым рядом), длины и особенности конфигураций входной LME/вх. и выходной LME/вых. металлизаций стенок канала, расстояния фотокатод-МКП lф/к и пластина-экран lэк. в изделии применения. Математическая модель электрического поля канала строится на основе уравнения Лапласа для электростатического поля в вакууме, поскольку объемный заряд электронов в канале МКП в режиме эксплуатации в составе ЭОП весьма мал и не оказывает прямого влияния на распределение электрического поля в канале.Разработаны математические модели электрических полей в объеме канальных электронных умножителях круглой и с отклонениями в симметрии формы сечения, учитывающие влияние внешних электрических полей высокой напряженности, формируемых изделием применения. Разработан метод определения и задания граничных условий при моделировании электрического поля канала, позволяющий учитывать особенности конструкции торцевой поверхности МКП (матрицу каналов) и отличающийся меньшей потребностью в оперативной памяти ЭВМ при реализации. Разработана модель поведения электронов в канале умножителя и прилегающих областях электронно-оптического преобразователя. Гончаров // Известия вузов Сев.-Кавк. регион. Гончаров // Известия вузов Сев.-Кавк. регион.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ