입자 역학 시뮬레이션

전자총

전자총은 X선관에서 진행파관 증폭기에 이르는 다양한 산업, 의료 및 연구 응용 분야에서 사용되는 입자의 소스입니다. 이 분야에서는 분산이 제한된 매우 정제 빔이 필요한 경우가 많습니다. 그러나 전자 사이의 공간 전하 반발은 전극을 신중하게 설계하지 않으면 빔이 발산하는 경향이 있음을 의미합니다.

CST Studio Suite 및 Opera의 Particle tracking 솔버는 총 내부의 전기장을 통해 전자의 움직임을 모델링할 수 있습니다. 공간 전하 모델은 전자 사이의 반발력과 그에 따른 빔 분산을 시뮬레이션하므로 엔지니어는 빔 동작을 정확하게 시뮬레이션하고 신뢰할 수 있는 빔을 생성할 수 있습니다. 포괄적인 다중 물리학 시뮬레이션을 통해 전자기학 외에도 열 및 응력을 조사할 수 있습니다.

탄소나노튜브 튜브 이미터

탄소나노튜브 튜브 이미터는 더 적은 전력을 필요로 하는 양자역학적 전계 효과에 의해 실온(냉음극)에서 전자를 생성합니다. 그 크기 때문에, 더 많은 휴대용 장치에서 사용할 수 있습니다. Opera를 사용하면 점점 더 대중화되는 전자 소스를 개발할 수 있습니다.

진행파관(TWT)과 같은 진공 전자 장치는 신뢰성뿐만 아니라 성능 덕분에 위성 통신에 주로 사용됩니다. 예를 들어, 1~60GHz 사이의 주파수 범위에서 증폭된 신호는 50% 이상의 효율로 최대 500W의 출력 전력에 도달할 수 있습니다(공간 TWT의 경우).

솔리드 스테이트 제품과 달리 더 높은 효율성, 더 높은 신뢰성, 더 나은 열 성능 및 약간 더 나은 선형성을 보여줍니다. 그러나 구축 비용이 더 높습니다. 따라서 TWT는 고전력 및 위성과 같이 신뢰성이 필수인 경우에 사용됩니다. 시뮬레이션은 비용이 많이 드는 여러 프로토타입의 필요성을 줄여주기 때문에 이러한 설계 프로세스에서 매우 매력적입니다.

TWT 설계는 나선형 구조에 의해 유지되는 전자 빔과 RF 신호 사이의 상호 작용 영역에 해당하는 Slow Wave Structure(SWS)를 특성화하기 위해 PIC solver를 사용하여 완전히 수행될 수 있습니다.

RF 신호는 입력 커플러에서 도입됩니다. SWS를 따라 전자가 전파되는 동안 전자의 운동 에너지가 진행파로 전달됩니다. 튜브를 따라 전자 빔이 뭉치기 시작하고 전자는 진행파로 전체적으로 전달되는 운동 에너지를 잃게 됩니다. 그런 다음 진행파는 출력 커플러에서 추출된 최대 전력으로 증폭됩니다.

SIMULIA는 Spark3D 기술을 기반으로 한 멀티팩터 및 코로나 효과와 같은 특수 RF 방전 해석을 제공합니다. 이러한 효과는 고전력 마이크로파 부품에서 발생하며 민감한 장치를 손상시킬 수 있습니다. 멀티팩터는 부품 오류로 인해 전체 시스템을 작동 불가능하게 만들 수 있는 위성 통신의 주요 문제입니다.

여기서는 두 가지 유형의 조사를 수행할 수 있습니다. 대기압에서 작업할 때는 코로나 효과가 두드러지는 반면, 진공에 매우 가까운 공간에 내장된 부품의 경우 멀티팩터 효과가 지배적입니다. 멀티팩터는 재료 속성과 소위 2차 방출 수율(전자 충돌로 인해 다른 전자가 방출될 확률)에 의해 결정됩니다. 멀티팩터는 RF 장치의 전력이 충분히 강해서 전자가 가속되어 2차 전자 방출이 증폭되어 전자 눈사태가 발생할 때 발생합니다.

멀티팩터 및 코로나 효과는 RF 부품의 설계 단계와 검증 테스트 중에 고려해야 하는 중요한 제약 조건입니다.

스퍼터 코팅은 매우 다양한 분야에서 박막을 제작하는 데 널리 사용됩니다. 유리에 장식용 및 저방출 코팅을 적용하는 것부터 오늘날 가장 까다로운 응용 분야에서 사용되는 제품에 엔지니어링 코팅을 적용하는 것까지 다양합니다. 증착된 필름 특성을 최적화하고 스퍼터 타겟을 활용하는 것은 최종 제품의 성능과 공정의 경제성에 매우 중요합니다. SIMULIA Opera는 정확한 유한 요소 해석을 플라즈마, 스퍼터링, 필름 증착의 세부 모델과 결합하여 마그네트론 설계 및 최적화를 위한 최초의 실용적인 도구를 제공합니다.