C. CRT的聚焦分析

在這部分仿真中，水平和垂直偏轉線(xiàn)圈電流值都設置為0，使得電子束擊打到屏幕中央。然后以屏幕為粒子監視面，改變聚焦電壓的值（對應G6、玻璃屏和椎體、框架和內屏蔽的電壓），得到不同聚焦電壓值下的粒子束2（三束粒子中位于中央的那束）的著(zhù)屏斑點(diǎn)圖。根據著(zhù)屏斑點(diǎn)大小，選取會(huì )聚情況最好的聚焦電壓值用于之后的CRT的偏轉分析。

聚焦電壓分別取了11000V、13000V、15000V。在這三種情況下使用粒子軌跡求解器得到電子束軌跡圖示。圖9所示為聚焦點(diǎn)壓15000V下的電子束聚焦情況。使用后處理模板對屏幕處監視面所得的電子束著(zhù)屏斑點(diǎn)進(jìn)行統計分析，獲得其在水平和垂直方向上的平均值和標準差，如表2所示。

圖9 電子束聚焦圖示

表2標準差

比較三種情況下標準差大小，取總值最小的11000V作為CRT偏轉分析時(shí)的G6、玻殼、框架和內屏蔽的電壓設置。

D. CRT的偏轉分析

這部分仿真是探索在只有水平偏轉磁場(chǎng)和只有垂直偏轉磁場(chǎng)兩種情況下，電子束轟擊到屏幕上的位置。在仿真中要變化電流值的大小，以獲得不同電流值下電子束轟擊在屏幕上的坐標平均值。根據麥克斯韋方程在電場(chǎng)不變的情況下，磁場(chǎng)與電流成正比關(guān)系（H為磁場(chǎng)強度，J為電流密度，D為電位移，t為時(shí)間）。所以本仿真沒(méi)有直接改變電流值，而是將磁場(chǎng)按比率增大和減小來(lái)獲得電子束轟擊到屏幕上的位置。

(1)

根據CRT的聚焦分析所得結果，將聚焦電壓設置為11000V。將水平偏轉線(xiàn)圈的電流值設為0，垂直偏轉線(xiàn)圈的電流值設為-1.3A。分別用靜電求解器、靜磁求解器求解出電場(chǎng)、磁場(chǎng)后，將磁場(chǎng)大小按照0.1、0.2、0.3、0.4和0.5的倍數變化（相當于垂直偏轉線(xiàn)圈的電流值按照-0.13A、-0.26A、-0.39A、-0.52A、-0.65A變化），得到這幾種情況下電子束2的著(zhù)屏統計值，如表3和圖10所示?？梢钥闯?，隨著(zhù)垂直偏轉磁場(chǎng)的增大，電子束在垂直方向上偏離屏幕中心點(diǎn)的距離基本上以線(xiàn)性比例關(guān)系增大，而在水平方向上離屏幕中心點(diǎn)的距離幾乎不變。由于所定義的粒子數和網(wǎng)格對稱(chēng)性的影響，引入著(zhù)屏偏移量與偏轉電流間的非線(xiàn)性度和水平偏離的非零結果，對此仍需精細研究。

表3 不同垂直偏轉磁場(chǎng)大小下電子束著(zhù)屏統計值

圖10 垂直偏轉磁場(chǎng)下電子束落點(diǎn)變化示意圖

將垂直偏轉線(xiàn)圈的電流值設為0，水平偏轉線(xiàn)圈的電流值設為4.5A，求解出電場(chǎng)和磁場(chǎng)后，將磁場(chǎng)大小按照0.05、0.1、0.15的倍數變化（相當于水平偏轉線(xiàn)圈的電流值按照0.225A、0.45A、0.675A變化），得到這幾種情況下粒子束2的著(zhù)屏統計值，如表4和圖11所示。水平偏轉磁場(chǎng)產(chǎn)生的垂直方向上的磁場(chǎng)，使得電子束受到水平方向上的洛倫茲力而發(fā)生偏轉。并且電子束在水平方向上偏離屏幕中心點(diǎn)的距離與電流大小基本呈線(xiàn)性關(guān)系。

表4 不同水平偏轉磁場(chǎng)大小下電子束著(zhù)屏統計值

圖11 水平偏轉磁場(chǎng)下電子束落點(diǎn)變化示意圖

3 結論

本文在CST粒子工作室™環(huán)境下，使用靜電、靜磁以及粒子求解器成功地對CRT進(jìn)行仿真，證明了數值仿真全管的可行性；完成了一個(gè)符合實(shí)際產(chǎn)品規格的，具有可控電場(chǎng)和可控磁場(chǎng)并且能夠跟蹤粒子軌跡的CRT仿真模型；獲得了聚焦情況良好的G6、玻璃屏、椎體、框架和內屏蔽的電壓設置；通過(guò)軟件提供的后處理模板獲得了電子束著(zhù)屏統計值，借此分析了偏轉系統對電子束著(zhù)屏位置的影響；這些都為后續優(yōu)化磁屏蔽罩奠定了基礎。另外，本仿真存在著(zhù)屏偏移量與偏轉電流間的非線(xiàn)性度和水平或垂直偏離的非零結果的問(wèn)題，需要增加粒子數，提高網(wǎng)格對稱(chēng)性以降低統計噪聲。