Реверсная магнитная фокусирующая система мощного многолучевого клистрона (стр. 10 из 16)
Проведем расчет индукции магнитного поля в перемычках полюсных наконечников для варианта ЭОС показанного на рис.2.5. Будем исходить из равенства магнитного потока проходящего через перемычки между отверстиями пролетных каналов полюсных наконечников и магнитного потока между полюсными наконечниками, то есть из равенства:
| В0 N t d = 2 B1 p (Дц2 / 4), | (2.35) |
где В0 – индукция в перемычках полюсных наконечников;
N – число отверстий в одном ряду;
t – ширина перемычки в полюсном наконечнике;
d – толщина полюсного наконечника;
В1 – индукция магнитного поля в зазоре полюсного наконечника;
Дц – диаметр окружности, на которой расположены центры отверстий для прохождения лучей в полюсном наконечнике.
В данном сорока лучевом приборе центры 21 отверстия располагаются на диаметре 84 мм., а центры 19 отверстий располагаются на диметре 24 мм. Толщина полюсных наконечников составляет – 6 мм., ширина перемычки во внешнем ряду отверстий составляет – 6 мм., а во внутреннем – 4 мм.
Подставляя эти данные в уравнение 2.35 получим следующие два выражения для индукции магнитного поля В0.
Для внешнего ряда:
В0 = 13,5 ´ В1.
Для внутреннего ряда:
В0 = 13,01 ´ В1.
При В1 = 1056 Гс, В0 составляет 14256 Гс. Если индукцию магнитного поля В1 увеличить до 1200 Гс (необходимость такого увеличения следует из рис.2.6), то значение В0 для перемычек первого ряда составит 16200 Гс, что близко к индукции насыщения стального полюсного наконечника составляющей около 20000 Гс. Поэтому путь улучшения формирования пучка в приборе путем увеличения индукции используемого магнитного поля является не приемлемым.
Будем улучшать структуру формируемого пучка за счет уменьшения амплитуды используемого магнитного поля. Вернемся к варианту ЭОС представленной на рис.2.5, но магнитное поле во второй области уменьшим на 100 Гс. Результаты расчета такой ЭОС представлены на рис.2.7, а файл с исходными данными в таблице 2.4.
Сравнивая рис.2.7 с рис.2.5 находим, что уменьшение амплитуды магнитного поля во второй области несколько улучшило фазу влета пучка в область второго реверса и уменьшило радиус пучка в третьей области.
На рис.2.8 показаны результаты расчета пучка для случая, когда индукция магнитного поля во втором реверсе, еще уменьшили на 100 Гс,
Результаты расчета ЭОС с уменьшенным на 100 Гс
магнитным полем во второй области.
Рис.2.7.
Таблица 2.4.
Файл исходных данных к рисунку 2.7.
RU I RF I ZU I TTT I FH I H I VQ I U I
28. 5. 55. 270. 33. 0.2 0.4 52000.
FK I RK I HK I ZO I Y1 I Z1 I Y2 I Z2 I
0.4 9. 1.11 9. 0. 0. 0. 0.
FE I GE I RM I NP I IWN I IWP I NPR I NS I
19. 0.001 1. 10. 1.0 7.0 10.0 2.
NPL I TK I NEG I I I I I I
10. 0. 1.
X15 I I I I I I I I
-0.3 45. 85. 125. 165. 205. 245. 285.
325. 365.
X4 I I I I I I I I
0.0 0.0 1.11 4.34 0.0 9. 0.0 9.
-1.0 4.34 1.11 4.34 0.0
-1.0 4.7 2.2 4.7 0.0
2.2 4.7 2.4 4.9 0.0
2.4 4.9 2.4 29. 0.0
12.7 29. 12.7 3.25 1.0
12.7 3.25 295. 3.25 1.0
295. 3.25 295. 0. 1.0
BM I R1 I R2 I TM I HM I NM I I I
1000. 0.3 0.7 -5.26 1.5 200.
XM I I I I I I I I
0.014 0.014 0.015 0.015 0.015 0.015 0.015 0.015
0.015 0.014 0.011 0.002 -0.021 -0.092 -0.247 -0.486
-0.674 -0.754 -0.787 -0.798 -0.803 -0.805 -0.805 -0.806
-0.805 -0.805 -0.804 -0.804 -0.803 -0.802 -0.801 -0.801
-0.800 -0.799 -0.799 -0.800 -0.801 -0.801 -0.801 -0.802
-0.804 -0.805 -0.807 -0.808 -0.811 -0.813 -0.814 -0.816
-0.817 -0.819 -0.821 -0.822 -0.823 -0.823 -0.824 -0.823
-0.822 -0.821 -0.820 -0.817 -0.813 -0.802 -0.780 -0.717
-0.578 -0.330 -0.097 0.087 0.320 0.615 0.723 0.806
0.842 0.856 0.864 0.869 0.872 0.876 0.878 0.880
0.882 0.884 0.885 0.886 0.886 0.886 0.886 0.886
0.886 0.886 0.886 0.886 0.886 0.885 0.885 0.885
0.884 0.885 0.885 0.884 0.884 0.884 0.884 0.883
0.882 0.881 0.880 0.879 0.877 0.875 0.873 0.870
0.866 0.862 0.856 0.842 0.814 0.734 0.661 0.368
0.106 -0.091 -0.333 -0.613 -0.800 -0.873 -0.905 -0.917
-0.925 -0.929 -0.932 -0.935 -0.938 -0.940 -0.943 -0.945
-0.946 -0.948 -0.949 -0.950 -0.950 -0.951 -0.951 -0.952
-0.952 -0.953 -0.953 -0.954 -0.954 -0.955 -0.957 -0.958
-0.958 -0.958 -0.959 -0.960 -0.960 -0.961 -0.962 -0.962
-0.961 -0.960 -0.959 -0.958 -0.957 -0.955 -0.951 -0.946
-0.937 -0.917 -0.876 -0.768 -0.578 -0.320 -0.092 0.089
0.278 0.451 0.557 0.586 0.583 0.557 0.524 0.487
0.449 0.413 0.379 0.347 0.319 0.293 0.270 0.249
0.229 0.213 0.199 0.186 0.174 0.164 0.155 0.148
Результаты расчета ЭОС с уменьшенным на 200 Гс
магнитным полем во второй области.
Рис.2.8.
Таблица 2.5.
Файл исходных данных к рисунку 2.8.
RU I RF I ZU I TTT I FH I H I VQ I U I
28. 5. 55. 270. 33. 0.2 0.4 52000.
FK I RK I HK I ZO I Y1 I Z1 I Y2 I Z2 I
0.4 9. 1.11 9. 0. 0. 0. 0.
FE I GE I RM I NP I IWN I IWP I NPR I NS I
19. 0.001 1. 10. 1.0 7.0 10.0 2.
NPL I TK I NEG I I I I I I
10. 0. 1.
X15 I I I I I I I I
-0.3 45. 85. 125. 165. 205. 245. 285.
325. 365.
X4 I I I I I I I I
0.0 0.0 1.11 4.34 0.0 9. 0.0 9.
-1.0 4.34 1.11 4.34 0.0
-1.0 4.7 2.2 4.7 0.0
2.2 4.7 2.4 4.9 0.0
2.4 4.9 2.4 29. 0.0
12.7 29. 12.7 3.25 1.0
12.7 3.25 295. 3.25 1.0
295. 3.25 295. 0. 1.0
BM I R1 I R2 I TM I HM I NM I I I
1000. 0.3 0.7 -5.26 1.5 200.
XM I I I I I I I I
0.014 0.014 0.015 0.015 0.015 0.015 0.015 0.015
0.015 0.014 0.011 0.002 -0.021 -0.092 -0.247 -0.486
-0.674 -0.754 -0.787 -0.798 -0.803 -0.805 -0.805 -0.806
-0.805 -0.805 -0.804 -0.804 -0.803 -0.802 -0.801 -0.801
-0.800 -0.799 -0.799 -0.800 -0.801 -0.801 -0.801 -0.802
-0.804 -0.805 -0.807 -0.808 -0.811 -0.813 -0.814 -0.816
-0.817 -0.819 -0.821 -0.822 -0.823 -0.823 -0.824 -0.823
-0.822 -0.821 -0.820 -0.817 -0.813 -0.802 -0.780 -0.717
-0.578 -0.330 -0.097 0.087 0.320 0.515 0.623 0.706
0.742 0.756 0.764 0.769 0.772 0.776 0.778 0.780
0.782 0.784 0.785 0.786 0.786 0.786 0.786 0.786
0.786 0.786 0.786 0.786 0.786 0.785 0.785 0.785
0.784 0.785 0.785 0.784 0.784 0.784 0.784 0.783
0.782 0.781 0.780 0.779 0.777 0.775 0.773 0.770
0.766 0.762 0.756 0.742 0.714 0.634 0.561 0.368
0.106 -0.091 -0.333 -0.613 -0.800 -0.873 -0.905 -0.917
-0.925 -0.929 -0.932 -0.935 -0.938 -0.940 -0.943 -0.945
-0.946 -0.948 -0.949 -0.950 -0.950 -0.951 -0.951 -0.952
-0.952 -0.953 -0.953 -0.954 -0.954 -0.955 -0.957 -0.958
-0.958 -0.958 -0.959 -0.960 -0.960 -0.961 -0.962 -0.962
-0.961 -0.960 -0.959 -0.958 -0.957 -0.955 -0.951 -0.946
-0.937 -0.917 -0.876 -0.768 -0.578 -0.320 -0.092 0.089
0.278 0.451 0.557 0.586 0.583 0.557 0.524 0.487
0.449 0.413 0.379 0.347 0.319 0.293 0.270 0.249
0.229 0.213 0.199 0.186 0.174 0.164 0.155 0.148
по сравнению с вариантом расчета показанным на рис.2.7. Соответствующий файл исходных данных приведен в таблице 2.5. Сравнивая рис.2.8 с рис.2.5 можно сделать вывод о том, что уменьшение индукции магнитного поля во втором реверсе на 200 Гс существенно улучшило фазу влета пучка во второй реверс и конфигурацию пучка в третьей области.
На рис.2.9 показаны результаты расчета пучка для случая, когда индукция магнитного поля в третьей области увеличили на 100 Гс по сравнению с вариантом расчета, показанным на рис.2.8. Соответствующий файл исходных данных приведен в таблице 2.6.
На рис.2.10 показаны результаты расчета пучка для случая, когда индукция магнитного поля во всех реверсах уменьшена на 5 %, по сравнению с вариантом расчета, показанным на рис.2.9. Соответствующий файл исходных данных приведен в таблице 2.7.
Сравнивая рис.2.10, полученный в результате оптимизации ЭОС с исходным вариантом ЭОС показанным на рис.2.5 следует сделать вывод о том, что радиус формируемого пучка в третьей области удалось уменьшить в 1,4 раза. При этом амплитуды магнитного поля в оптимизированной ЭОС составили в первой области 760 Гс, во второй области 746 Гс и в третьей области 1007 Гс.
Применение новой оптимизированной ЭОС должно существенно улучшить параметры клистрона КИУ-147.
Результаты расчета ЭОС с увеличенным на 100 Гс
магнитным полем в третьей области.
Рис.2.9.
Таблица 2.6.
Файл исходных данных к рисунку 2.9.
RU I RF I ZU I TTT I FH I H I VQ I U I
28. 5. 55. 270. 33. 0.2 0.4 52000.
FK I RK I HK I ZO I Y1 I Z1 I Y2 I Z2 I
0.4 9. 1.11 9. 0. 0. 0. 0.
FE I GE I RM I NP I IWN I IWP I NPR I NS I
19. 0.001 1. 10. 1.0 7.0 10.0 2.
NPL I TK I NEG I I I I I I
10. 0. 1.
X15 I I I I I I I I
-0.3 45. 85. 125. 165. 205. 245. 285.
325. 365.
X4 I I I I I I I I
0.0 0.0 1.11 4.34 0.0 9. 0.0 9.
-1.0 4.34 1.11 4.34 0.0
-1.0 4.7 2.2 4.7 0.0
2.2 4.7 2.4 4.9 0.0
2.4 4.9 2.4 29. 0.0
12.7 29. 12.7 3.25 1.0
12.7 3.25 295. 3.25 1.0
295. 3.25 295. 0. 1.0
BM I R1 I R2 I TM I HM I NM I I I
950. 0.3 0 -5.26 1.5 200.
XM I I I I I I I I
0.014 0.014 0.015 0.015 0.015 0.015 0.015 0.015
0.015 0.014 0.011 0.002 -0.021 -0.092 -0.247 -0.486
-0.674 -0.754 -0.787 -0.798 -0.803 -0.805 -0.805 -0.806
-0.805 -0.805 -0.804 -0.804 -0.803 -0.802 -0.801 -0.801
-0.800 -0.799 -0.799 -0.800 -0.801 -0.801 -0.801 -0.802
-0.804 -0.805 -0.807 -0.808 -0.811 -0.813 -0.814 -0.816
-0.817 -0.819 -0.821 -0.822 -0.823 -0.823 -0.824 -0.823
-0.822 -0.821 -0.820 -0.817 -0.813 -0.802 -0.780 -0.717
-0.578 -0.330 -0.097 0.087 0.320 0.515 0.623 0.706
0.742 0.756 0.764 0.769 0.772 0.776 0.778 0.780
0.782 0.784 0.785 0.786 0.786 0.786 0.786 0.786
0.786 0.786 0.786 0.786 0.786 0.785 0.785 0.785
0.784 0.785 0.785 0.784 0.784 0.784 0.784 0.783
0.782 0.781 0.780 0.779 0.777 0.775 0.773 0.770
0.766 0.762 0.756 0.742 0.714 0.634 0.561 0.368
0.106 -0.091 -0.333 -0.613 -0.800 -0.973 -1.005 -1.017
-1.025 -1.029 -1.032 -1.035 -1.038 -1.040 -1.043 -1.045
-1.046 -1.048 -1.049 -1.050 -1.050 -1.051 -1.051 -1.052
-1.052 -1.053 -1.053 -1.054 -1.054 -1.055 -1.057 -1.058
-1.058 -1.058 -1.059 -1.060 -1.060 -1.061 -1.062 -1.062
-1.061 -1.060 -1.059 -1.058 -1.057 -1.055 -1.051 -1.046
-1.037 -1.017 -0.976 -0.868 -0.578 -0.320 -0.092 0.089
0.278 0.451 0.557 0.586 0.583 0.557 0.524 0.487
0.449 0.413 0.379 0.347 0.319 0.293 0.270 0.249
0.229 0.213 0.199 0.186 0.174 0.164 0.155 0.148
Результаты расчета оптимизированной ЭОС.
Рис.2.10.
Таблица 2.7.
Файл исходных данных к рисунку 2.10.
RU I RF I ZU I TTT I FH I H I VQ I U I
28. 5. 55. 270. 33. 0.2 0.4 52000.
FK I RK I HK I ZO I Y1 I Z1 I Y2 I Z2 I
0.4 9. 1.11 9. 0. 0. 0. 0.
FE I GE I RM I NP I IWN I IWP I NPR I NS I
19. 0.001 1. 10. 1.0 7.0 10.0 2.
NPL I TK I NEG I I I I I I
10. 0. 1.
X15 I I I I I I I I
-0.3 45. 85. 125. 165. 205. 245. 285.
325. 365.
X4 I I I I I I I I
0.0 0.0 1.11 4.34 0.0 9. 0.0 9.
-1.0 4.34 1.11 4.34 0.0
-1.0 4.7 2.2 4.7 0.0
2.2 4.7 2.4 4.9 0.0
2.4 4.9 2.4 29. 0.0
12.7 29. 12.7 3.25 1.0
12.7 3.25 295. 3.25 1.0
295. 3.25 295. 0. 1.0
BM I R1 I R2 I TM I HM I NM I I I
950. 0.3 0 -5.26 1.5 200.
XM I I I I I I I I
0.014 0.014 0.015 0.015 0.015 0.015 0.015 0.015
0.015 0.014 0.011 0.002 -0.021 -0.092 -0.247 -0.486
-0.674 -0.754 -0.787 -0.798 -0.803 -0.805 -0.805 -0.806
-0.805 -0.805 -0.804 -0.804 -0.803 -0.802 -0.801 -0.801
-0.800 -0.799 -0.799 -0.800 -0.801 -0.801 -0.801 -0.802
-0.804 -0.805 -0.807 -0.808 -0.811 -0.813 -0.814 -0.816
-0.817 -0.819 -0.821 -0.822 -0.823 -0.823 -0.824 -0.823
-0.822 -0.821 -0.820 -0.817 -0.813 -0.802 -0.780 -0.717
-0.578 -0.330 -0.097 0.087 0.320 0.515 0.623 0.706
0.742 0.756 0.764 0.769 0.772 0.776 0.778 0.780
0.782 0.784 0.785 0.786 0.786 0.786 0.786 0.786
0.786 0.786 0.786 0.786 0.786 0.785 0.785 0.785
0.784 0.785 0.785 0.784 0.784 0.784 0.784 0.783
0.782 0.781 0.780 0.779 0.777 0.775 0.773 0.770