Теория и практика создания системы автоматизированного проектирования вторично-электронных канальных умножителей

Вторичная электронная эмиссия (ВЭЭ) в условиях ускоряющего электрического поля различной конфигурации — сложное явление, определяемое многими взаимосвязанными процессами, протекающими вокруг эмиттера, при облучении его первичными электронами. Оно лежит в основе работы многочисленных изделий вакуумной электроники: вторично-электронных умножителей, канальных электронных умножителей, микроканальных пластин (МКП), которые применяются в оборонной, космической, научной, социальной и других жизненно-важных сферах деятельности.

Приборы данного класса отличаются сложностью конструкции и технологии изготовления, а их действие вероятностностью протекающих процессов. Вместе с тем к канальным электронным умножителям предъявляются весьма жёсткие требования, в особенности это относится к многоканальным конструкциям, используемым для работы с широкими электронными потоками и применяемым в преобразователях и усилителях электронного изображения — важнейших элементах техники ночного видения. Качество специальных устройств на их основе, например электронно-оптических преобразователей (ЭОП), конструкции которых будут представлены далее, во многом определяется высокой усилительной способностью канальных умножителей, идентичностью работы отдельных каналов, низким уровнем шума, высокой разрешающей способностью, стабильностью работы. Микроканальная пластина является системообразующей сборочной единицей ЭОП, а режимы их функционирования взаимообусловлены.

Очевидно, что повышение эффективности и скорости решения задач разработки и исследования новых конструкций изделий вакуумной электроники и вторично-эмиссионных приборов в частности связано с наличием средств автоматизированного проектирования. Задача компьютерной разработки и исследования электронно-оптической системы (ЭОС) сводится к определению конфигурации электродов и их потенциалов, обеспечивающих формирование потока электронов с заданными характеристиками. Известны средства САПР, позволяющие проводить в интерактивном режиме поиск оптимальных геометрий расположения электродов ЭОС и напряжений на них для получения требуемых характеристик систем электронной оптики вакуумных электронных приборов с широкими электронными пучками, таких как электронно-лучевые трубки, инверторные электронно-оптические преобразователи, фотоэлектронные умножители в их прикатодной области и др. Данные средства широко применяются при расчете траекторий рабочих электронов, исследовании характеристик изделий: коэффициента увеличения, разрешающей способности, дисторсии электронного изображения, коэффициента сбора электронов.

Процессы разработки и анализа функционирования ЭОС изделий вторично-эмиссионной электроники в значительно меньшей степени обеспечены соответствующими САПР. Задача моделирования поведения электронов в условиях вторично-эмиссионного умножителя является более сложной, поскольку предусматривает не только расчет траекторий электронов в условиях однородных и неоднородных электрических полей и различных граничных условий до взаимодействия с препятствием-мишенью, но и моделирование вероятностного явления вторичной эмиссии и дальнейшего продвижения в электрическом поле соответствующего количества вторичных электронов.

Задача создания средств высокоадекватного автоматизированного анализа процессов в многоканальном умножителе и прилегающих областях изделий применения в частности в электронно-оптическом преобразователе весьма актуальна и подразумевает моделирование однородных и неоднородных электрических полей в объеме канала различной формы сечения с учетом соответствующих граничных условий, обусловленных особенностями изделий применения, а также в зазорах фотокатод — пластина и пластина — катодолюминесцентный экран (см. рисунки 1 и 2) — моделирование поведения электронов в условиях данных полеймоделирование процессов взаимодействия первичных электронов с резистивно-эмиссионным слоем канала и эмиссии вторичных электронов в соответствии с положениями теорииобработку результатов исследований.

Цель данной работы состоит в создании комплекса методов, моделей, алгоритмов и программных средств проектирования и исследования изделий вакуумной электроники с вторично-эмиссионным канальным умножением, на примере микроканальной пластины, а также проведение расчётов траекторий движения электронов в электрическом поле в различных каналах и прилегающих областях специальных устройств (ЭОП), работающих в разных режимах.

Для достижения поставленной цели необходимо произвести решение следующих задач:

— осуществление критического анализа известных математических моделей канальных электронных умножителей, определение проблем и направлений их развитияразработка алгоритма автоматизированного проектирования канального умножителя с учётом необходимых требований и целевых задач;

— разработка математических моделей электрических полей в объёме каналов с учётом формы их сечения, особенностей конструкции, а также граничных условий на примере микроканальной пластины, как системообразующей единицы специальных устройств;

— разработка математической модели траекторий движения первичных и вторичных электронов в каналах и прилегающих областях специального устройства;

— проведение программной реализации разработанных средств;

— моделирование процессов электронного усиления в различных каналах, а также энергетических и угловых распределений электронов, вылетающих из каналов;

— моделирование явления токового насыщения в каналекритический анализ полученных результатов с учётом соответствующих известных литературных данных, а также экспериментальных исследований МКП и микроканальных ЭОП на установках измерения электронно-оптических параметров;

— выработка рекомендаций, направленных на повышение качества МКП продукции.

Основные научные положения, выносимые на защиту таковы:

1. Алгоритм САПР канальных умножителей, обоснование выбора критериев оптимальности, параметров оптимизации и метода оптимизации в задаче автоматизированного проектирования канальных усилителей.

2. Математическая модель распределений электрических полей в объёмах каналов вторично-эмиссионных умножителей различной формы сечения с учётом влияния внешних электрических полей, формируемых электродами изделий применения.

3. Метод определения граничных условий на входе и выходе канальных умножителей с учётом особенностей изделия применения и структуры торцевой поверхности умножителя.

4. Машинно-ориентированные математические описания траекторий движения электронов в различных каналах, а также в прилегающих областях изделий применения для автоматизированных расчётов в рамках САПР изделий вакуумной эмиссионной электроники.

5. Математическая модель явления токового насыщения в канальном умножителе.

6. Графические распределения степени влияния различных отклонений в сечении каналов МКП на чистоту поля зрения (ЧПЗ) электронного изображения, на формирование характерных дефектов ЧПЗ «тёмная и светлая сотовые структуры» .

7. Расчётные зависимости влияния различных особенностей конструкции и режима эксплуатации МКП, а также специальных устройств на угловое и энергетическое распределение электронов, вылетающих из каналов.

8. Зависимости, указывающие на влияние процессов зарядки стенок каналов на их усилительную способность.

Среди методов исследования, используемых в данной работе, следует выделить: математическое моделирование физических процессов на ЭВМ, алгоритмизация и программирование поставленных задач, методы теории электрического поля, численные итерационные методы решения линейных алгебраических уравнений, векторная алгебра, системный анализ, теория вероятностей, статистические методы обработки результатов экспериментов с использованием ЭВМ, моделирование на основе пакетов прикладных программ «Е MOVE» и «GLASER», натурное моделирование, промышленный эксперимент, разрушающий и неразрушающий контроль, экспертный метод.

Научная новизна диссертации заключается в следующем:

1. В ней разработаны принципы построения системы автоматизированного проектирования вторично-эмиссионных электронных умножителей на примере микроканальных пластин, как системообразующих единиц специальных устройств.

2. Разработаны математические модели распределения электрического поля в объёме канального электронного умножителя с различной формой сечения с учётом граничных особенностей поля на выходе и входе канала.

3. Разработаны универсальные математические модели траекторий движения электронов в условиях канала и высоковольтного экранного промежутка, а также в зазоре фотокатод-МКП электронно-оптического преобразователя.

4. Разработан новый метод моделирования граничных условий на выходе из каналов в высоковольтный экранный промежуток изделий применения, позволяющий учитывать структуру торцевой поверхности пластин (матрицу каналов), исследовать пространственные электрические поля сложной конфигурации и отличающийся уменьшенной потребностью в оперативной памяти ЭВМ.

5. Разработана квазистатическая модель, отражающая влияние эффекта токового насыщения в канале умножителя на его усилительную способность.

6. Установлено и описано влияние технологических отклонений диаметров каналов МКП, а также формы их сечений на усилительную способность каналов при различных питающих напряженияхпромоделирована степень воздействия данных дефектов каналов на чистоту поля зрения электронного изображения изделия применения.

7. Разработана модель определения угловых и энергетических распределений электронов, устремляющихся к люминесцентному экрану из различных каналов и в различных условиях, определены соответствующие диаметры изображений каналов.

8. Разработано и реализовано математическое обеспечение САПР в виде комплекса алгоритмов автоматизированного расчёта и анализа канальных умножителей различных конструкций в условиях специальных устройств.

Практическая значимость данной работы такова:

1. Определены граничные условия электрических полей многоканальных электронных умножителей с учётом структуры их торцов (строения матрицы каналов), позволяющие исследовать электрические поля сложной конфигурации с использованием меньшего объёма оперативной памяти ЭВМ.

2. Промоделированы распределения электрических полей в объёме каналов вторично-электронных умножителей различной формы сечения с учётом граничных условий, а также в прилегающих областях изделий применения.

3. Промоделировано поведение электронов в различных каналах при разных значениях параметров усиления, а также траекторий электронов перед входом в канал и после выхода из него.

4. Реализован комплекс алгоритмических продуктов для автоматизированного расчёта и анализа канальных электронных умножителей, ориентированный для САПР данных изделий.

5. Установлена степень влияния внешних условий и стохастичности процессов в канале, отклонений в его диаметре и в форме сечения на его усилительную способностьэмиссионных и геометрических факторов на поведение дефекта «сотовая структура» МКП.

6. Получены результаты анализа поведения электронов в промежутках фотокатод-вход микроканальной пластины, выходной торец МКП люминесцентный экран. Определена степень влияния различных факторов на угловое и энергетическое распределения электронов и диаметр кружка рассеяния изображения канала.

7. Промоделирована степень влияния процесса зарядового явлениятокового насыщения на распределение электрического поля в канале и его усилительную способность.

8. Разработана виртуальная библиотека фрагментов конструктивных элементов многоканальных умножителей различных конструкций и режимов функционирования.

9. Созданные средства САПР позволили во многом заменить дорогостоящее промышленное исследование и макетирование рассматриваемого класса изделий численным экспериментом на его математической модели. Основные результаты проведённых исследований используются в организациях, занимающихся проектированием электронно-оптических систем изделий вакуумной электроники и в учебном процессе в вузе при подготовке специалистов электронной техники.

Полученные в работе результаты базируются на принципах теории электрических полей, законов движения электронов в них и имеют достаточное научное обоснование, так как выполнены с использованием развитого математического аппарата в пределах общепринятых упрощающих допущений. Разработанные методы реализованы в машинноориентированных алгоритмах и программах. Эффективность и достоверность предложенных методов и алгоритмов обеспечена сопоставлением основных результатов, полученных на основе методов математического моделирования с итогами имеющихся соответствующих расчётов, опубликованных в различных литературных источниках, а также путём воспроизведения зависимостей на физических моделях (макетах).

Практические результаты работы внедрены на предприятиях НЗПП г. Нальчика и ООО «Энергосервис» г. Владикавказа.

Основные результаты работы в ходе выполнения отдельных её разделов были доложены и обсуждены на научно-технических конференциях и семинарах, в том числе:

Международных: «Международный форум по проблемам науки, техники и образования» (Москва, 1997г) — «Информационная математика, кибернетика, искусственный интеллект в информациологии» (Москва, 1999 г.) — Новые информационные технологии в науке, образовании, экономике" (Владикавказ, 2002 г.) — «Циклы природы и общества» (Ставрополь, 2005 г.) — «Инновационные технологии для устойчивого развития горных территорий» (Владикавказ, 2007 г.);

Всероссийских: «Потенциал развития России XXI века» (Пенза, 2009г) — региональных: ежегодных и юбилейных научно-технических конференциях СКГТУ в период с 1997 по 2008гна расширенных заседаниях кафедры «Электронные приборы» СКГТУ (Владикавказ, 2007;2009гг.).

Работа выполнена в рамках целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007;2012 годы» с использованием потенциала ведущих научных школ Российской Федерации, по грантам Президента РФ ведущей научной школы России НШ-634.2008.8, НШ-1998.2006.8. Соискатель являлся ответственным исполнителем в соответствующих темах: «Создание методов математического моделирования микроканальных структур» 2005;2008 г.- «Исследование свойств и параметров поверхностей каналов микроканальных пластин в зависимости от воздействия различных физико-химических факторов» 20 082 009 г.

Основные результаты диссертационной работы отражены в 34 печатных работах, среди которых 10 опубликованы в журналах, рекомендованных ВАК, 1 патент на изобретение, 1 работа — компьютерная программа зарегистрирована в реестре программ для ЭВМ Российской Федерации.

Диссертация состоит из 7 глав, введения, заключения, списка литературы из 152 наименований и 2 приложений, содержит 257 стр. машинописного текста.

В заключение следует изложить краткое содержание работы.

В первой главе диссертации приведены результаты анализа литературных источников, посвященных теории и моделированию физических процессов, характерных для многоканальных вторично-эмиссионных умножителей, выявлены достоинства и недостатки предлагаемых моделей.

Во второй главе осуществляется построение алгоритма САПР многоканальных электронных умножителей — микроканальных пластин, разрабатывается методика решения оптимальной задачи.

Третья глава посвящена созданию математического обеспечения САПР канальных умножителей. Здесь разрабатывается математическая модель распределения электрического поля в канале МКП с учётом влияния прилегающих к входу и выходу канала электродов изделия примененияЭОП, а также модель поведения электронов в условиях электрического поля каналов различных сечений.

В четвёртой главе диссертации осуществляется разработка и реализация на языке программирования Quick Basic 4.5 комплекса алгоритмов для САПР вторично-электронных умножителей, строится обобщённая схема работы системы, отражающая взаимосвязь операций и поток данных в ней.

В пятой главе приводятся результаты исследований процессов канального умножения, как этапов разработки и совершенствования изделий вторично-эмиссионной электроники, проведённых с использованием созданных средств САПР. Осуществляется расчёт значения критерия оптимальности умножителей — коэффициента усиления М в различных каналах и в разных условиях. В ходе расчётов производится оценка адекватности моделей.

Шестая глава посвящена созданию и реализации алгоритма моделирования явления токового насыщения в каналах МКП. Здесь же представлены результаты расчётов коэффициента усиления каналов при различных входных токах.

В седьмой главе приводятся результаты моделирования энергетических и угловых распределений электронов, вылетающих из каналов МКП в высоковольтный экранный промежуток ЭОП в различных условиях, осуществляется автоматизированный расчёт соответствующих диаметров кружков рассеяния электронного изображения каналов, являющихся одним из критериев оптимальности проектного решения и определяющих значения разрешающей способности МКП.

Заключение

.

Основные научные выводы и результаты диссертационной работы заключаются в следующем:

1. Проведён анализ современного состояния средств автоматизации проектирования изделий канальной вторично-эмиссионной электроники, определены проблемы и направления их развития. Установлено, что данные средства САПР, отличающиеся повышенной сложностью математического обеспечения, не получили достаточно серьёзного развития. Наиболее известные в данной области работы посвящены решению отдельных узких задач общей проблемы моделирования поведения электронов в канале умножителей и прилегающих областей специальных устройств. Среди них: моделирование и расчёт глубины влёта первичных электронов в канал до первого соударения со стенкой и влияние данного фактора на его коэффициент усиленияанализ влияния различных условий на время прохождения электронной лавины в каналеисследование влияния глубины контактных электродов на усиление, расчёт угловых и энергетических распределений электронов, вылетающих из каналаучёт влияния шероховатости эмиссионной поверхности на её усилительную способностьмоделирование зарядовых явлений в каналемоделирование воздействия внешних электрических полей изделий применения на распределение поля в канале.

Существовала необходимость в разработке элементов системы автоматизированного проектирования и анализа канальных электронных умножителей, предусматривающей решение соответствующей оптимальной задачи, т. е. реализации метода синтеза, а также в повышении адекватности решений задач анализа, как этапов синтеза, т. е. определения различных характеристик формируемого в канале потока вторичных электронов при заданных геометрии и потенциалах системы.

2. Обоснованы целевые задачи средств автоматизации проектирования изделий канальной вторично-эмиссионной электроники и требования к ним. Построен алгоритм САПР канальных умножителей. Среди характеристик, учитываемых при расчетах конструкции изделия необходимо выделить: средний диаметр канала с1к, калибр канала а, особенности его сечения в случае отклонения от круглой формы в пределах допуска (степень эллиптичности у/, оцениваемая в данном случае значениями большой, а и малой Ъ полуосей эллипса-сечения), средний шаг структуры каналов ¡-гс, особенность исследуемого элемента выходной поверхности МКП (участок с редким рядом, участок с густым рядом), длины и особенности конфигураций входной 1ме/вх. и выходной 1ме/вых. металлизаций стенок канала, расстояния фотокатод-МКП 1ф/к и пластина-экран 1ЭК в изделии применения. Учитываемые эмиссионные и электрические характеристики таковы: первый и второй параметры вторично-эмиссионной эффективности РЭС канала /? и у соответственно, напряжение питания МКП ишп, разность потенциалов между фотокатодом и входом МКП 11ф/к, между выходной поверхностью пластины и экраном ижр, а также величина входного тока 1вх и сопротивление МКП ЯШп ПРИ учёте зарядовых явлений.

Критериями оптимальности следует считать: коэффициент усиления М и диаметр кружка рассеяния электронного изображения канала ¿-//л определяющий разрешающую способность МКП и характеризуемый моделируемыми энергетическим и угловым распределениями электронов, вылетающих из канала. Варьируемые параметры оптимизации, а и 1ме/вых.

3. Разработана методика оптимизации в задаче оптимального проектирования. Поиск оптимальных проектных параметров следует проводить эффективным и экономичным прямым способом вращения координат — методом Розенброка (способом ортогонализации по Грамму-Шмидту). Выбор границ и пробных точек в пространстве управляемых параметров производится априорно, в соответствии с полученными из опыта значениями. Рекомендуемые начальные значения величин шагов движения таковы: для, а — 0,5 единиц, для 1ме/вых ~ 0,3 мкм.

4. Разработан метод определения и задания граничных условий при моделировании электрического поля канала, позволяющий учитывать особенности конструкции торцевой поверхности МКП (матрицу каналов). При формировании граничных условий модели электрического поля в канале учитывалась реальная структура торцевых поверхностей МКП, т. е. расположение каналов на торце в соответствии с конструктивными понятиями «семейство и ряд каналов», а также влияние внешнего поля, для чего строилась матрица каналов. В данной САПР подразумевается решение трёхмерной задачи, что позволяет учитывать конструкцию матрицы каналов. На всех участках граничные условия соответствовали задаче Дирихле.

5. Разработана методика расчёта электрического поля в, канале многоканального электронного умножителя и изделии примененияэлектронно-оптическом преобразователе. Расчёт распределения электрического поля предлагается проводить в совокупном пространственно-временном масштабе каналов МКП и прилегающих областей изделия применения. Исходя из этого, а также с точки зрения наиболее рационального использования оперативной памяти ЭВМ при решении трёхмерной задачи моделирования однородных и неоднородных электрических полей для расчёта траекторий электронов в многоканальном умножителе и соседних областях ЭОП, данная задача была разбита на три отдельных последовательных этапа. Они таковы: а) моделирование и расчёт распределения поля в объёме промежутка фотокатод-МКП и во входной части канала с учётом граничных условийб) моделирование и расчёт распределения поля в объёме зазора МКП-экран, а также в выходной части канала с учётом граничных условийв) моделирование и расчет обобщённого распределения ускоряющего поля непосредственно в канале и прилегающих областях специального устройства с учетом результатов, полученных ранее.

Достоинством предлагаемого подхода является также меньшая потребность в оперативной памяти ЭВМ при решении задачи.

6. Разработаны математические модели электрических полей в объёме канальных электронных умножителей круглой и нарушенной формы сечения, учитывающие влияние внешних электрических полей высокой напряжённости, формируемых электродами изделия применения. Математическая модель электрического поля канала строилась на основе уравнения Лапласа для электростатического поля в вакууме, записанного для трёхмерной декартовой системы координат, позволяющей рассматривать каналы с отклонениями в форме их сечения.

7. Разработана модель поведения электронов в канале умножителя и прилегающих областях электронно-оптического преобразователя, получена методика определения (задания) углов вылета вторичных электронов с эмиссионной поверхности каналов различных форм сечения в объём канала в трёхмерном пространстве.

8. Построен комплекс алгоритмов программ, реализующих элементы разрабатываемой САПР. Он включает следующие компоненты:

— алгоритм расчёта распределения электрического поля в прилегающих к многоканальному умножителю областях специального устройства;

— алгоритм расчёта распределения электрического поля в канале с учётом граничных условий;

— алгоритм расчёта усилительной способности канала с учетом торцевых потерь М% энергетического и углового распределений электронов, вылетающих из канала;

— алгоритм расчета М с учётом явления токового насыщения;

— алгоритм расчёта диаметра кружка рассеяния электронного изображения канала;

— алгоритм автоматизированного анализа поведения фотоэлектронов ЭОП, провзаимодействовавших с входной торцевой поверхностью МКП.

9. Построена схема работы системы расчёта поведения электронов в канальном умножителе, отражающая взаимосвязь операций и поток данных в системе. Программы для ЭВМ, разработанные на основе представленных алгоритмов, организованы в виде сменяемых разделов с динамическим распределением оперативной памяти под массивы и обменом информации между модулями через внешнюю память. Внутри программ используются сервисные подпрограммы для работы с внешней памятью ЭВМ.

10. Проведено моделирование и исследование процессов взаимодействия фотоэлектронов плоских ЭОП с входной поверхностью МКП. Установлено, что до 50% фотоэлектронов, попавших на входную торцевую поверхность, под влиянием электрического поля, формируемого между фотокатодом ЭОП и МКП, возвращаются в ближайшие каналы. Выявлено влияние угла и энергии вылета электрона с торцевой поверхности на глубину его возможного проникновения в канал. Установлено, что в большинстве случаев она не превышает 100 мкм, что определяет энергию удара данного электрона о стенку канала, которая может иметь значение 10-К200эВ при имш =800 В. При этом прослеживается закономерность, заключающаяся в том, что чем больше значения угла и энергии эмиссии торцевого электрона, тем ближе к началу канала произойдёт его взаимодействие со стенкой внутри него. Углы подлёта данных электронов убывают по мере их углубления в канал.

11. Произведён расчёт коэффициента умножения электронов М в канале круглого сечения МКП 18−10 без учёта зарядовых явлений. В данной пластине средний диаметр каналов с1к= 9,5 мкм, её толщина 400±20 мкм. При расчётах соответствующие значения составили: 4с=9,5 мкмдлина канала ?=400 мкмкалибр, а = 44,2. В ходе машинных исследований учитывалось, что: первый и второй параметры вторично-эмиссионной эффективности РЭС каналов соответственно равны /?= 0,23, у = 0,05- среднее значение КВЭЭ первого удара <т,= 4,75- глубины запыления каналов на входе и выходе хромом соответственно 2 и 15мкмпрозрачность МКП со= 0,58- 1ЭК= 0,5 ммиэк=5 кВ. Расчётная зависимость М =/(имкп), построенная в логарифмическом масштабе, имеет вид прямой, что в действительности характерно для соответствующих эмпирических зависимостей и свидетельствует о высоком уровне адекватности разработанных моделей. Установлено, что относительная погрешность результатов в сравнении с соответствующими опытными данными не превысила 10 — 12%.

12. Промоделирована степень влияния на усиление отклонений в диаметре каналов МКП круглого сечения в пределах близких к технологическим допускам, и составляющим не более 2-^2.5%. Установлено, что при малых ишп каналы с меньшим диаметром (большим калибром) относительно основного отличаются меньшим усилением. Начиная с напряжения питания, приближающегося к 800 В, усилительная способность данных каналов становится выше усиления канала с нормальным диаметром. Так, при <ЛК = 9,26 мкм, что на 2,5% меньше среднего диаметра и при имк17=700 В усилительная способность канала с нарушенным сечением на 9% меньше чем у нормального, при ишп =800 В на 2% больше.

Вариации коэффициентов усиления отдельных каналов или их групп приведут к появлению светлых или тёмных дефектов на электронном изображении. Поскольку каналы с отклонениями в диаметре чаще встречаются по периметру МЖС МКП у т.н. пограничных каналов, данное обстоятельство в значительной степени способствует появлению дефекта ЧПЗ «сотовая структура» .

13. Промоделировано влияние на усилительную способность эллиптичности сечения каналов. Исследования, проведённые с помощью разработанных средств САПР, позволили сделать следующие выводы:

— практически все каналы эллиптического сечения уступают каналам правильной формы по значению М, отклонения данной величины могут достигать десятков процентов;

— различия в значениях М эллиптических каналов в сравнении с круглыми возрастают с увеличением эксцентриситета эллипса-сечения;

— различия в усилении имеют место не только в сравнении с круглыми каналами среднего сечения, но и в несколько меньшей степени с каналами эквивалентного круглого диаметра. Известная теория приведения в соответствие значений М эллиптических и эквивалентных им круглых каналов весьма приближённа. Она учитывает только фактор калибра, но не берёт во внимание значительные изменения траекторий электронов, характерные для их движения в условиях электрических полей в дефектных каналах с нарушенной формой сечения.

14. Установлена степень влияния эмиссионной эффективности /? на усилительную способность каналов различных сечений и диаметров при разных имкп. Определено значение /? в процессе образования сотовой структуры на электронном изображении.

15. Разработанные алгоритмы позволили определить влияние различных факторов среди которых: с! к, 1ме/вых ." >^жр ¦>^мкп на угловое и энергетическое распределения покидающих каналы электронов и соответственно на диаметр кружка рассеяния электронного изображения канала МКП на люминесцентном экране ЭОП с1р. Показано, что максимальные значения с1р составляют порядка 60 мкм. Уточнено известное из литературных источников уравнение расчёта величины с1р. Промоделирована взаимосвязь между углами вылета электронов из каналов МКП и их энергией. Подтверждено, что большинство электронов имеют меньший угол вылета (а<4°) и характеризуются более низкими значениями энергий (б <15-К20 эВ).

16. Разработана и реализована квазистатическая модель расчёта процессов токового насыщения, возникающих в выходной части канала, влияющих на распределение электрического поля в нём и его усилительную способность. Осуществлен расчёт усиления канала с учётом развития процесса нелинейности усиления при различных входных токах. Относительная погрешность полученных результатов в среднем равна 15-Н7%. Построенные расчётные и соответствующие экспериментальные зависимости близки по характеру и значениям, поэтому данная модель может использоваться при качественном анализе процессов токового насыщения в канальном умножителе.

17. Разработана виртуальная библиотека анализируемых конструктивных элементов различных канальных умножителей, функционирующих в разных режимах в условиях специальных устройств.

18. Внедрение и использование разработанных средств на соответствующих предприятиях позволило существенно развить возможности автоматизации проектирования продукцииснизить затраты на разработку и освоение новой продукции, вследствие замены моделированием дорогостоящего промышленного исследования и макетированияобеспечило получение значительного экономического эффекта, учитываемого в себестоимости продукции.