A Study on the Simulation of Beam Trajectory in the Electron-Gun by FDM using the Irregular Mesh

불균등 Mesh를 사용한 유한차분법에 의한 전자총의 Beam 궤적 Simulation에 관한 연구

This paper introduces a relatively simple computer simulation method for analyzing trajectory of electron beam in cylindrical electrode of the CRT, which outputs the cutoff voltag, beam current, spot size and plots out the trajectory, rom the input data on physical construction and applied voltages of electron gun. In order to improve computing speed in obtaining potential distibution, the authors have ivided the space into seveal setos and allocated different mesh sizes epending on the acuracy required to each sector and applied the finite difference method in calculation. The plot of trajectoy obtained from the simulation provided useful insight into the focusing mechanism of the CRT. The computed and measured result including beam curent. spot sizs and cutoff voltages for several model guns have ageed within eperimental error. The simulation program enables the designer to compare the effects of varied electrode shpe without the epense of building an actual gun and may be appli in esigning and implementing the electron gun assemply.

본 논문은 일반형의 개통형전자총의 전자 빔 궤도를 비교적 신속 편리하게 해석할 수 있는 computer simulation의 한 방법을 소개하는 것으로써 전극의 구조와 인가전압등을 입력하면 빔 전류, cutoff 전압, 빔 직경 그리고 궤적도가 출력으로 얻어진다. 계산속도를 증가시키기 위해서 공간전위의 계산에는 전극공간을 여러개로 분할하고 요구되는 정도에 따라서 각기 다른 격자크기를 할당하였으며 유한차분법으로 계산하도록 하였다. 몇 가지의 model을 선정하여 본 방법으로 빔 궤적도를 simulation 시켰는데 그 결과는 전극의 집속기구를 명확하게 제시해줄 수 있었으며 본 방식으로 구해진 빔 전류, cutoff 전압, 빔 직경등은 실지의 측정실험에서 얻어진 결과와 실험오차 내의 정확도로써 잘 일치되었다. 이 방법을 적용하면 설계자로 하여금 실지로 전자관을 제작하지 않고서도 전극의 구조변화에 따른 영향을 정확히 파악 할 수 있는 까닭에 전자총의 설계나 개선작업에 유용하게 적용될 수가 있을 것이다.