Розрахунок геометричних розмірів поверхні холодного катоду в джерелах електронів високовольтного тліючого розряду
DOI:
https://doi.org/10.20535/S0021347023010028Ключові слова:
високовольтний тліючий розряд, холодний катод, анодна плазма, електронний пучок з точковим фокусом, геометричні параметри електродної системи, обмеження на геометричні параметри, нелінійне рівняння, метод СтеффенсонаАнотація
У статті запропоновано новий ітераційний алгоритм пошуку поперечного розміру холодного катода електронних гармат високовольтного тліючого розряду, оснований на формуванні нелінійного рівняння для функціональної залежності розміру катода від струму розряду та на розв’язуванні цього рівняння з використанням ітераційного методу Стеффенсона. Відмінною рисою запропонованого методу розрахунку є врахування залежності струму високовольтного тліючого розряду від положення плазмової межі. Для отримання відповідного нелінійного рівняння використана наближена теорія одномірного розрядного проміжку та відоме положення теорії розряду про те, що анодна плазма займає відповідний об’єм, який визначають концентрацією заряджених частинок, незалежно від геометрії електродної системи. Обґрунтовані геометричні параметри електронної системи високовольтного тліючого розряду зі сферичними катодом та порожнистим анодом, а також введені обмеження на систему параметрів, які задовольняють вимогам повноти, несуперечливості та зімкненості. На основі числового аналізу процесу збіжності запропонованого ітераційного алгоритму показано, що у разі виконання обмежень на введену систему параметрів, збіжність методу зазвичай забезпечується. Проведено порівняння результатів розрахунків поперечного розміру катода гармат високовольтного тліючого розряду з експериментальними даними. Результати порівняльного аналізу показали, що у разі використання запропонованого ітераційного алгоритму відмінність розрахунків відносно експериментальних даних не перевищує кількох відсотків. Результати проведених досліджень та запропонований ітераційний метод розрахунку поперечного розміру холодного катода гармат високовольтного тліючого розряду мають велике практичне значення та можуть бути безпосередньо використані на початковому етапі проектування газорозрядних гармат для оцінки їхніх технологічних можливостей.
Посилання
Melnyk I., Tuhai S., Pochynok A. Universal Complex Model for Estimation the Beam Current Density of High Voltage Glow Discharge Electron Guns. – Lecture Notes in Networks and Systems. Editors: Ilchenko M., Uryvsky L. and Globa L., 152, 2021. p. 319 – 341.
Denbnovetsky S., Melnyk V., Tugai B., Tuhai S., Wojcik W., Lawicki T., Assambay A., Luganskaya S. Principles of operation of high voltage glow discharge electron guns and particularities of its technological application. – Proceedings of SPIE, The International Society of Optical Engineering, 2017. P. 10445 –10455.
Druzhinin A.A., Ostrovskii I.P., Khoverko Y.N., Liakh-Kaguy N.S., Vuytsyk A.M. Low temperature characteristics of germanium whiskers. – Functional materials, 21 (2), 2014. P. 130-136.
Druzhinin A.A., Bolshakova I.A., Ostrovskii I.P., Khoverko Y.N., Liakh-Kaguy N.S. Low temperature magnetoresistance of InSb whiskers. – Materials Science in Semiconductor Processing, 40, 2015. – P. 550-555.
Zakharov A., Rozenko S., Litvintsev S. and Ilchenko M. Trisection Bandpass Filter with Mixed Cross-Coupling and Different Paths for Signal Propagation. – IEEE Microwave Wireless Components Letters, vol. 30, #1, 2020. – P . 12-15.
Zakharov A., Litvintsev S., and Ilchenko M. Trisection Bandpass Filters with All Mixed Couplings. – IEEE Microwave Wireless Components Letters, vol. 29, #9, 2019. – P. 592-594.
Zakharov A., Rozenko S., and Ilchenko M. Varactor-tuned microstrip bandpass filter with loop hairpin and combline resonators. IEEE Transactions on Circuits Systems, II, Exp. Briefs, vol. 66, #6, 2019. – P. 953 – 957.
Zakharov A., Litvintsev S., and Ilchenko M. Transmission Line Tunable Resonators with Intersecting Resonance Regions. IEEE Transactions on Circuits Systems II, Exp. Briefs, vol. 67, #4, 2020. – P. 660-664.
Grechanyuk M.I., Melnyk A.G., Grechanyuk I.M. at al. Modern electron beam technologies and equipment for melting and phy¬si¬cal vapor deposition of different materials. – Electrotechnics and Electronics (E+E), vol. 49, #5 – 6, 2014. – P. 115 – 121.
Mattausch G., Zimmermann B., Fietzke F., Heinss J.P., Graffel B., Winkler F., Roegner F.H., Metzner C. Gas discharge electron sources – proven and novel tools for thin-film technologies. – Electrotechnics and Electronics (E+E), vol. 49, #5 – 6, 2014. – P. 183 – 195.
Vassilieva V., Vutova K., Donchev V. Recycling of alloy steel by electron beam melting. – Electrotechnics and Electronics (E+E), vol. 47, #5 – 6, 2012. – P. 142 – 145.
Sasaki H., Kobashi Y., Nagai T. and Maeda M. Application of electron beam melting to the removal of phosphorous form silicon: toward production of solar-grade silicon by metallurgical process. – Advanced in material science and engineering, vol. 2013. Article ID 857196. https://cyberleninka.org/article/n/299910/viewer
Miyake V.M., Hiramatsu T. and Maeda M. Removal of Phosphorus and Antimony in Silicon by Electron Beam Melting at Low Vacuum. – Journal of the Japan Institute of Metals, vol. 70, #1, 2006. – P. 43 – 46.
Denbnovetsky S.V. , Melnyk V.I., Melnyk I.V. , Tugay B.A. Model of control of glow discharge electron gun current for microelectronics production applications. – Proceedings of SPIE, Sixth International Con¬fe¬ren¬ce on Material Science and Material Properties for Infrared Optoelectronics, Vol. 5065, 2003. –P. 64-76.
Melnyk I.V., Tuhai S.B. Analytical calculations of anode plasma position in high-voltage discharge rane in case of auxiliary discharge firing. – Radioelectronic and Communication Systems, Vol. 55, #11, 2012. P. 50 – 59.
Etcheverry J.I., Mingolo N., Rocca J.J. and Martınez O.E. A Simple Model of a Glow Discharge Electron Beam for Materials Processing. – IEEE Transactions on Plasma Science, Vol. 25, #3, 1997. – P. 427 – 432.
Epperson J.F. An Introduction to Numerical Methods and Analysis. Revised Edition. Wiley-Interscience. 590 p. (2007).
Mathews J.H., Fink K.D. Numerical Methods. Using MATLAB. Amazon. 696 p. (1998).
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 Вісті вищих учбових закладів. РадіоелектронікаИздатель журнала Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника (сокр. "Известия вузов. Радиоэлектроника"), Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт", учитывает, что доступ автора к его статье является важным как для самого автора, так и для спонсоров его исследований. Мы представлены в базе издателей SHERPA/RoMEO как зеленый издатель (green publisher), что позволяет автору выполнять самоархивирование своей статьи. Однако важно, чтобы каждая из сторон четко понимала свои права. Просьба более детально ознакомиться с Политикой самоархивирования нашего журнала.
Политика оплаченного открытого доступа POA (paid open access), принятая в журнале, позволяет автору выполнить все необходимые требования по открытому доступу к своей статье, которые выдвигаются институтом, правительством или фондом при выделении финансирования. Просьба более детально ознакомиться с политикой оплаченного открытого доступа нашего журнала (см. отдельно).
Варианты доступа к статье:
1. Статья в открытом доступе POA (paid open access)
В этом случае права автора определяются лицензией CC BY (Creative Commons Attribution).
2. Статья с последующим доступом по подписке
В этом случае права автора определяются авторским договором, приведенным далее.
- Автор (каждый соавтор) уступает Издателю журнала «Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника» НТУУ «КПИ» на срок действия авторского права эксклюзивные права на материалы статьи, в том числе право на публикацию данной статьи издательством Аллертон Пресс, США (Allerton Press) на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems». Передача авторского права охватывает исключительное право на воспроизведение и распространение статьи, включая оттиски, переводы, фото воспроизведения, микроформы, электронные формы (он- и оффлайн), или любые иные подобные формы воспроизведения, а также право издателя на сублицензирование третьим лицам по своему усмотрению без дополнительных консультаций с автором. При этом журнал придерживается Политики конфиденциальности.
- Передача прав включает право на обработку формы представления материалов с помощью компьютерных программам и систем (баз данных) для их использования и воспроизводства, публикации и распространения в электронном формате и внедрения в системы поиска (базы данных).
- Воспроизведение, размещение, передача или иное распространение или использование материалов, содержащихся в статье должно сопровождаться ссылкой на Журнал и упоминанием Издателя, а именно: название статьи, имя автора (соавторов), название журнала, номер тома, номер выпуска, копирайт авторов и издателя "© Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт"; © автор(ы)".
- Автор (каждый соавтор) материалов сохраняет все права собственника материалов, включая патентные права на любые процессы, способы или методы и др., а также права на товарные знаки.
- Издатель разрешает автору (каждому соавтору) материалов следующее:
- Право пользоваться печатными или электронными вариантами материалов статьи в форме и содержании, принятыми Издателем для публикации в Журнале. Подробнее см. политики Оплаченного открытого доступа, подписки и самоархивирования.
- Право бесплатно копировать или передавать коллегам копию напечатанной статьи целиком или частично для их личного или профессионального использования, для продвижения академических или научных исследований или для учебного процесса или других информационных целей, не связанных с коммерческими целями.
- Право использовать материалы из опубликованной статьи в написанной автором (соавторами) книге, монографии, учебнике, учебном пособии и других научных и научно-популярных изданиях.
- Право использовать отдельные рисунки или таблицы и отрывки текста из материалов в собственных целях обучения или для включения их в другую работу, которая печатается (в печатном или электронном формате) третьей стороной, или для представления в электронном формате во внутренние компьютерные сети или на внешние сайты автора (соавторов).
- Автор (соавторы) соглашаются, что каждая копия материалов или любая ее часть, распространенная или размещенная ими в печатном или электронном формате, будет содержать указание на авторское право, предусмотренное в Журнале и полную ссылку на Журнал Издателя.
- Автор (соавторы) гарантирует, что материалы являются оригинальной работой и представлены впервые на рассмотрение только в этом Журнале и ранее не публиковались. Если материалы написаны совместно с соавторами, автор гарантирует, что проинформировал их относительно условий публикации материалов и получил их подписи или письменное разрешение подписываться от их имени.
- Если в материалы включаются отрывки из работ или имеются указания на работы, которые охраняются авторским правом и принадлежат третьей стороне, то автору необходимо получить разрешение владельца авторских прав на использование таких материалов в первом случае и сделать ссылку на первоисточник во втором.
- Автор гарантирует, что материалы не содержат клеветнических высказываний и не посягают на права (включая без ограничений авторское право, права на патент или торговую марку) других лиц и не содержат материалы или инструкции, которые могут причинить вред или ущерб третьим лицам. Автор (каждый соавтор) гарантирует, что их публикация не приведет к разглашению секретных или конфиденциальных сведений (включая государственную тайну). Подтверждением этого является Экспертное заключение (см. перечень документов в Правила для авторов).
- Издатель обязуется опубликовать материалы в случае получения статьей положительного решения редколлегии о публикации на основании внешнего рецензирования (см. Политика рецензирования).
- В случае публикации статьи на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems» (Издатель: Аллертон Пресс, США, распространитель Springer) автору (соавторам) выплачивается гонорар после выхода последнего номера журнала года, в котором опубликована данная статья.
- Документ Согласие на публикацию, который подают русскоязычные авторы при подаче статьи в редакцию, является краткой формой данного договора, в котором изложены все ключевые моменты настоящего договора и наличие которого подтверждает согласие автора (соавторов) с ним. Аналогичным документом для англоязычных авторов является Copyright Transfer Agreement (CTA), предоставляемый издательством Allerton Press.
- Настоящий Договор вступает в силу в момент принятия статьи к публикации. Если материалы не принимаются к публикации или до публикации в журнале автор (авторы) отозвал работу, настоящий Договор не приобретает (теряет) силу.
