静电聚集空心阴极离子枪模拟仿真实验
发布时间：2021-07-22 01:04
对静电聚集空心阴极离子枪仿真实验提出了一套完整的设计方案。利用Opera模拟软件,对由空心阴极、栅极、多级静电透镜和阳极构成的静电聚集空心阴极离子枪进行模拟仿真。实现了对各极电位、束流大小、离子束轨迹和阳极束斑尺寸的模拟,并以直观的形式进行展示。学生通过完成该仿真实验,可深入理解该离子枪的结构、工作原理和场聚焦现象的基础知识。
【文章来源】：实验室研究与探索. 2020,39(04)北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
离子枪物理模型
图2给出了栅极电位(VG)从-50 V增加到-30 V(其他参数保持不变),ra和Ia随VG的变化曲线。可见,栅极电位对离子枪的聚焦性能有着很大的影响,它能直接影响最终束斑的半径大小和最终的电流大小。当VG =-38 V时,ra达到最小值为0.17 mm,Ia=104 μA。随着VG从-50 V增大到-30 V,Ia不断减小,ra则先下降后上升。Ia不断减小的原因是由于栅极电位的不断增高,导致栅极能从空心阴极引出的离子数目也在减少。图3给出了μ随VG的变化趋势。明显可见,随着VG的不断升高,μ呈现出不断增大的趋势,并在VG=-40 V左右出现小幅度波动,离子枪的聚焦半径即将达到极限值。可以得出:在聚焦半径足够小的情况下,聚焦电流密度不会出现明显的上升,而是会不断地在某个值范围波动,如图3所示。
图3给出了μ随VG的变化趋势。明显可见,随着VG的不断升高,μ呈现出不断增大的趋势,并在VG=-40 V左右出现小幅度波动,离子枪的聚焦半径即将达到极限值。可以得出:在聚焦半径足够小的情况下,聚焦电流密度不会出现明显的上升,而是会不断地在某个值范围波动,如图3所示。综上,为了保证离子枪有足够大的聚焦电流和尽量小的聚焦半径,本文选取VG=-38 V作为较佳栅极电位。此时,聚焦半径为0.17 mm,阳极电流为104 μA 。
本文编号：3296129
【文章来源】：实验室研究与探索. 2020,39(04)北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
离子枪物理模型
图2给出了栅极电位(VG)从-50 V增加到-30 V(其他参数保持不变),ra和Ia随VG的变化曲线。可见,栅极电位对离子枪的聚焦性能有着很大的影响,它能直接影响最终束斑的半径大小和最终的电流大小。当VG =-38 V时,ra达到最小值为0.17 mm,Ia=104 μA。随着VG从-50 V增大到-30 V,Ia不断减小,ra则先下降后上升。Ia不断减小的原因是由于栅极电位的不断增高,导致栅极能从空心阴极引出的离子数目也在减少。图3给出了μ随VG的变化趋势。明显可见,随着VG的不断升高,μ呈现出不断增大的趋势,并在VG=-40 V左右出现小幅度波动,离子枪的聚焦半径即将达到极限值。可以得出:在聚焦半径足够小的情况下,聚焦电流密度不会出现明显的上升,而是会不断地在某个值范围波动,如图3所示。
图3给出了μ随VG的变化趋势。明显可见,随着VG的不断升高,μ呈现出不断增大的趋势,并在VG=-40 V左右出现小幅度波动,离子枪的聚焦半径即将达到极限值。可以得出:在聚焦半径足够小的情况下,聚焦电流密度不会出现明显的上升,而是会不断地在某个值范围波动,如图3所示。综上,为了保证离子枪有足够大的聚焦电流和尽量小的聚焦半径,本文选取VG=-38 V作为较佳栅极电位。此时,聚焦半径为0.17 mm,阳极电流为104 μA 。
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