Електродинаміка плазмових та плазмоподібних уповільнюючих структур для НВЧ-генераторів великих потужностей та високоградієнтних прискорювачів - Автореферат

Істотними перевагами НВЧ-приладів, що використовують плазмові уповільнюючі структури, перед традиційними вакуумними приладами є: можливість збільшення НВЧ-потужності за рахунок збільшення потужності пучка завдяки перевищенню в плазмі граничного вакуумного струму; зміна частоти генерації шляхом зміни частоти плазмових коливань і можливість керування збуджуваними спектрами коливань; зростання інкрементів збудження й ефективності взаємодії через обємний характер хвиль. Перші спроби експериментальної реалізації переваг плазмових НВЧ-приладів натрапили на великі труднощі, повязані з можливістю введення НВЧ-сигналу в плазму й виводу збуджених інтенсивних хвиль із області взаємодії. До їхнього числа належать модифікації колективного методу прискорення - метод прискорення частинок хвилями густини заряду, збуджуваними лазерним випромінюванням, і метод прискорення за допомогою кільватерних полів (КП), збуджених окремими згустками, їхньою послідовністю або модульованими пучками заряджених частинок у плазмі. Одержати високі потужності можливо на основі гібридних плазмових уповільнюючих структур, а також за допомогою збудження КП інтенсивними згустками заряджених частинок у плазмі й плазмоподібних системах. виконати детальний теоретичний аналіз збудження КП у плазмі різними послідовностями згустків заряджених частинок; вивчити прискорення в них електронних згустків; знайти й дослідити можливості підвищення коефіцієнта трансформації з метою збільшення темпів прискорення;У роботах [26,47] автор безпосередньо брав участь у постановці задач, обговоренні результатів чисельних розрахунків і підготовці до публікацій результатів досліджень, їм особисто отримана система рівнянь, що описує взаємодію СРЕП з нелінійною плазмою, повний закон збереження в системі з урахуванням самоузгодженого руху як частинок пучка так і частинок плазми. У роботах [13,14] здобувач брав участь у постановці завдань, в аналізі аналітичних і чисельних результатів, йому належить вибір методу дослідження. У працях [21,33,59] автор виконав постановку завдань, одержав рівняння для дослідження лінійної й нелінійної стадій електронного пучка з діафрагмованою коаксіальною лінією, брав участь в обговоренні чисельних результатів і підготовці матеріалів досліджень до публікацій. Аналітично й чисельно досліджено збудження КП у частково заповненому замагнеченому ПХ [7], гіротропному ПХ [7,12], аналітично й чисельно досліджено власні частоти й поперечні хвильові числа збуджених КХ частково заповненого гіротропного ПХ [29,51]; отримано нелінійні самоузгоджені системи рівнянь для збудження КХ у плазмі різними послідовностями електронних згустків і прискорення в збуджених полях частинок [15,16,22,24, 46,60], розроблено програми й проведене чисельне моделювання [22,24,46], виконано аналіз чисельних результатів [15,16,22,24,46,60] і проведене порівняння з експериментом [16]; постановка завдання, розробка алгоритму й аналіз чисельних результатів [38,40]; отримано нелінійні рівняння для дослідження самомодуляції згустків і зміни фазової швидкості КХ в плазмі [23,25,58], отримано аналітичні вирази для визначення зміни фазової швидкості хвилі [23], проаналізовано чисельні результати [23,25,58]; підготовлені до друку матеріали досліджень [7,12,15,16, 23,25,60]. Постановка задачі, одержання аналітичних виразів, чисельне моделювання й написання статей [42,62,63]; аналіз літературних джерел, постановка задач, вибір методу дослідження, аналітичні дослідження, участь в аналізі чисельних результатів і підготовці публікацій [31,34,35,37,43]; виконано аналіз літературних джерел, участь у постановці задач, аналітичному й чисельному дослідженні збудження КХ і прискорення в обмеженому діелектричному циліндричному хвилеводі, обробка чисельних результатів, написання статей [36,39,44].Вплив гіротропії плазми на дисперсійні властивості проаналізовано для наступних конфігурацій: безмежна плазма, плазмовий стовп, що повністю заповняє металевий хвилевід, циліндричний хвилеводі з різним ступенем заповнення його плазмою, трубчаста плазма в циліндричному металевому хвилеводі. Для урахування нелінійності плазми в побудованій теорії частинки пучка і плазми враховувалися рівноправним чином. Досліджено наступні ГУС: а) ланцюжок звязаних резонаторів (ЛЗР) - розділ 4.1, б) плазмовий хвилевід з гофрованою бічною поверхнею (розділ 4.4), в) плазмовий стовп у зовнішньому періодично гофрованому магнітному полі (розділ 4.3), г) коаксіальна уповільнююча лінія з діафрагмами на одному й обох провідниках (розділ 4.2), д) коаксіальна УС із періодично гофрованим зовнішнім циліндром (розділ 4.5). У розділі 4.1 побудовано електродинаміку ГУС типу ЛЗР, яка заповнена плазмою: одержано та досліджено дисперсійне рівняння, досліджено взаємодію електронного пучка із власними хвилями УС, визначено ефективність взаємодії. У підрозділі 4.2.1 досліджено посилення НВЧ-коливань у коаксіальній УС із діафрагмами на внутрішньому провіднику в наближенні малої густини електронного пучка та показано, що при заповненні її плазмою коефі

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ