Теоретично та експериментально досліджено поведінку електрона в магнітоперіодичній системі, що фокусується, (МПФС) з поздовжньою компонентою, що змінюється. Одержано аналітичні вирази для опису руху електрона в таких системах. Показано, що шляхом вибору початкових швидкостей електронів можна ефективно впливати на фокусування та проходження пучка на колектор

Теоретически и экспериментально исследовано поведение электрона в магнитопериодической фокусирующей системе (МПФС) с изменяющейся продольной компонентой. Получены аналитические выражения для описания движения электрона в таких системах. Показано, что выбором начальных скоростей электронов можно эффективно влиять на фокусировку и прохождение пучка на коллектор

The theoretical and experimental researches of electron behavior in MPFS with varying longitudinal component are given in this paper. We obtain the analytical expressions for description of electron motion in such systems. It is shown that we can effectively influence on beam focusing and beam passing to the collector by choosing the initial electron velocities

Уперше досліджено самоузгоджену математичну модель, за допомогою якої здійснено числові розрахунки явищ, що відбуваються у сильнострумових плазмових лінзах та лінзі з позитивним просторовим зарядом. Виявлено утворення в об'ємі сильнострумової плазмової лінзи шарової електронної структури, визначеної кінцевими розмірами циліндричних електродів-фіксаторів лінзи. Розвинуто уявлення стосовно фізичних механізмів формування фокусуючих електричних полів у таких системах. Показано, що в об'ємі сильнострумової плазмової лінзи виникає шарувата електронна структура, поява якої зумовлена різкими змінами потенціалу у проміжках між циліндричними електродами-фіксаторами лінзи. Виявлено ефект зміни розподілу електричного потенціалу та електронної структури у разі зростання струму пучка. Теоретично досліджено лінзу з позитивним просторовим зарядом та лінзу нової удосконаленої конструкції з додатковим джерелом емісії електронів для фокусування пучків негативних іонів. Вивчено поведінку різних компонент плазми, їх динаміку та структуру просторового заряду у системах такого класу. Показано вплив цих компонент на якість фокусування та властивості сфокусованих іонних пучків. Установлено, що у таких лінзах необхідний позитивний просторовий заряд створюється за рахунок інерції позитивних іонів та екстракції електронів повздовжнім електричним полем.

Розроблено метод матричного опису нелінійної динаміки пучка заряджених частинок у комбінованих системах, які складаються з електростатичної прискорювальної структури з аксіальною симетрією поля та магнітних квадрупольних лінз або надпровідної аксіальної магнітної лінзи. Розроблено методику та проведено розрахунок і оптимізацію іонно-оптичних властивостей імерсійної зондоформувальної системи. Визначено оптимальне розміщення елементів даної системи на базі електростатичного прискорювача та мультиплету магнітних квадрупольних лінз або надпровідного соленоїда, що дозволяє за заданих розмірів зонда на мішені одержати максимальний струм пучка. Знайдено оптимізовану форму полюсних наконечників прецизійної магнітної квадрупольної лінзи, яка забезпечує мінімальні перекручування квадрупольної симетрії за максимального поперечного градієнта поля. Експериментальним шляхом досліджено поле квадрупольної лінзи з наконечниками такої форми та розраховано його паразитні компоненти.

Визначено фізичні та геометричні параметри оптимізованої зондоформувальної системи з урахуванням яскравості пучка та величини енергетичного розкриду іонів у пучку, який забезпечує електростатичний прискорювач. Розроблено прецизійний дублет магнітних квадрупольних лінз нового типу.

Вперше узагальнено теоретичну модель рідкокристалічної лінзи з неоднорідною полімерною сіткою на випадок одно- та двовимірної неоднорідності полімерної сітки. Змодельовано фокусну відстань рідкокристалічної лінзи, утвореної в комірці з полімерною сіткою, з урахуванням сильного та слабкого поглинання світла під час процесу полімеризації. Знайдено профіль директора нематичного рідкого кристалу в комірці з просторово-модульованими крайовими умовами. Вперше побудовано залежність поздовжньої й поперечної аберації лінзи з керованою фокусною відстанню на основі рідких кристалів від прикладеного зовнішнього електричного поля до комірки. Вперше створено модель для опису електрооптичних властивостей рідкокристалічної комірки з барвником метилового червоного, змодельовано фокусну відстань лінзи, утвореної в даній системі.

Розв'язано теоретично й експериментально питання формування гвинтових електронних потоків різної щільності в магнітних полях з реверсом, у схрещених магнітних полях та у адіабатичних магнітних полях на окремих ділянках. Знайдено області проходження та непроходження щільного нерелятивістського електронного потоку в магнітних періодичних фокусувальних системах в залежності від параметрів реверсивних зон. Одержано умови вводу та транспортування щільного нерелятивістського електронного потоку в магнітній системі типу ондулятора Моца в присутності провідного магнітного поля. Знайдено режими вводу гвинтового електронного потоку в адіабатичне зростаюче магнітне поле для пучків з різною щільністю просторового заряду.

Рассмотрен квадруплет магнитных квадрупольных линз, в котором каждая линза запитывается от индивидуального источника питания. В этом случае питание последних двух линз (по ходу пучка) выбирается из условия обеспечения стигматической фокусировки, а величины питания двух первых линз являются свободными параметрами. Эти параметры формируют двухпараметрическое множество, на котором определяется функционал, характеризующий аксептанс зондоформирующей системы. Показано, что применение четырех индивидуальных источников питания линз в квадруплете позволяет увеличить аксептанс более чем в два раза.

Індекс рубрикатора НБУВ: В338.234

Рубрики:

Магнітні фокусуючі системи

Шифр НБУВ: Ж28079/рад.фіз.Ел. Пошук видання у каталогах НБУВ 

Розглянуто стан сучасної фокусної детекції, різні методи принципу фокусування, переваги та недоліки цих методів. Детально проаналізовано принцип роботи фокусного сенсора та його характеристики. Наведено наочний приклад використання фокусного сенсора як нуль-індикатора та переваги його використання над іншими видами сенсорів у нановимірюваннях.

Рассмотрены состояние современной фокусной детекции, различные методы фокусировки, преимущества и недостатки этих методов. Детально проанализированы принцип работы фокусного сенсора и его характеристики. Приведен наглядный пример использования фокусного сенсора в качестве ноль-индикатора и преимущества его использования перед другими видами сенсоров в наноизмерениях.

As part of this study was to examine the current state of contemporary focus detection, considered various methods of focusing principle, advantages and disadvantages of these methods. The detailed analysis of the principle of focus sensor and its characteristics. An illustrative example of using the sensor as a focal zero-indicator and its advantages over other types of sensors in nano measurements.

Індекс рубрикатора НБУВ: З840.4 + В338.23

Рубрики:

Техніка ультракоротких хвиль (УКХ)

Фокусуючі електронно- оптичні системи

Шифр НБУВ: Ж14479 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Сформулирована замкнутая система динамических уравнений, описывающая транспортировку пучка заряженных частиц в коаксиальной камере дрейфа в комбинированных конечном продольном однородном (ведущем) и периодическом ондуляторном магнитостатических полях. Получены выражения для усредненных по периоду ондулятора собственных электрических и магнитных полей пучка заряженных частиц в коаксиальной камере дрейфа с учетом продольной составляющей собственного магнитного поля пучка. Продемонстрировано, что ведущее магнитное поле может быть использовано для контроля положения пучка в поперечном сечении камеры дрейфа. Показано, что присутствие ведущего магнитного поля, необходимого для увеличения амплитуды поперечных осцилляций пучка и повышения выходной мощности в гибридном коаксиальном лазере/мазере на свободных электронах, одновременно приводит к ограничению допустимых транспортируемых токов.

Наукова новизна одержаних результатів це є розроблений формалізм нелінійної динаміки пучка в розподілених системах магнітних квадрупольних лінз, у якому враховано порушення структури фокусуючих полів, спричинені похибками юстування лінз. Уперше досліджено розподіл щільності струму пучка на поверхні мішені залежно від величини порушень фокусуючого поля в розподілених зондоформувальних системах на базі триплету й квадруплету магнітних квадрупольних лінз. Розроблено новий експериментальний метод прецизійного центрування й визначення структури поля магнітних квадрупольних лінз. Уперше експериментально встановлено кількісну залежність просторового положення фізичної осі й мультипольної структури поля від параметрів живлення магнітних квадрупольних лінз.

Запропоновано нові квадрупольні зондоформувальні системи з вільними параметрами, які відрізняються застосуванням додаткових джерел живлення лінз і квадруполів з конусною апертурою. Розвинено теорію нелінійної динаміки пучків іонів у зондоформувальних системах квадрупольних лінз з конусною апертурою. Вперше теоретично досліджено залежність густини іонного струму в зонді від вільних параметрів у вигляді додаткових джерел живлення і кутів конусності лінз у системах з декількох квадрупольних лінз, показано існування максимуму густини струму, яка в кілька разів перевищує аналогічну величину в конвенціальних системах. Вперше експериментально показано трикратне збільшення густини струму в зонді під час формування пучка протонів у системі з чотирьох магнітних квадруполів з індивідуальними джерелами живлення лінз.

Получены соотношения для параметров траектории электрона и определена величина индукции магнитного поля в области ионизационной камеры, при которой обеспечивается прохождение электронного пучка через пространство ионизационной камеры без его уширения.

Представлены результаты экспериментальных исследований вольт-амперных характеристик электронной пушки, выполненной в трехэлектродном варианте. Системы такого типа нашли широкое применение как в электронно-лучевых приборах общего назначения, так и в приборах СВЧ типа ЛОВ, ЛБВ. На основании экспериментальных данных получены практические рекомендации по выбору оптимальных режимов напряжений на фокусирующих электродах, позволяющие реализовать параксиальные осесимметричные потоки с диаметром в кроссовере порядка 0,05 - 0,5 мм при токах пучка до 30 мА.

Висвітлено питання динаміки пучків заряджених частинок та фізичних основ пучково-плазмових технологій. Охарактеризовано електронні та йонні гармати, а також рух заряджених частинок в електромагнітних полях. Розглянуто особливості електростатичних і магнітних лінз. Увагу приділено основним аспектам фоксусування інтенсивних пучків заряджених частинок, а також фоксусування пучків однорідни магнітним полем.