Електромагнітні коливання та хвилі НВЧ-діапазону в неоднорідних провідних середовищах - Автореферат

З одного боку, проводяться дослідження, направлені на використання в субміліметровому діапазоні лазерного принципу генерування і підсилення електромагнітних хвиль, який успішно реалізовано в оптиці (наприклад, в напівпровідникових лазерах). Справа в тім, що в обмежених середовищах виникають нові гілки електромагнітних коливань, виникає поєднання різного роду коливань через наявність зовнішніх меж. Таким чином, інтерес до фундаментальної проблеми сучасної радіофізики - збудження, підсилення, згасання, поширення та перетворення електромагнітних хвиль субміліметрового та короткохвильової частини міліметрового діапазонів визначає актуальність роботи „Електромагнітні коливання та хвилі НВЧ діапазону в неоднорідних провідних середовищах”.

За темою дисертації автором опубліковано 26 статей (з них 5 статей одноосібних) та 7 тез доповідей на конференціях.

Статті опубліковано в національних та іноземних фахових наукових журналах та збірниках наукових праць, які увійшли до переліку наукових фахових видань України, де можуть публікуватися результати дисертацій на здобуття наукових ступенів.

Структура та обсяг роботи. Дисертація складається зі вступу, восьми розділів, висновків та списку використаних джерел.

Загальний обсяг дисертації складає 294 сторінки та містить у собі 274 сторінки основного тексту і 3 рисунка. Повністю займають всю площу сторінки 3 рисунка на 3 сторінках. Список використаних джерел на 17 сторінках налічує 183 найменування.

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтована актуальність проблеми, визначені мета роботи, методи досліджень, а також наукова новизна та практичне значення одержаних результатів.

У першому розділі, що носить оглядовий характер, обговорюються основні, відомі в літературі, механізми взаємодії електромагнітних коливань з зарядженими частинками в плазмі твердого тіла.

У цій частині дисертації приведено основні апробовані методи та уявлення сучасної радіофізики та плазмової електроніки, що знайшли своє застосування при розвязанні задач даної роботи. Треба відзначити, що із фізичних явищ, повязаних з поведінкою електромагнітних коливань та заряджених частинок в плазмових середовищах, основна увага у даному розділі приділялась ефектам, механізми яких визначаються наявністю межі розподілу середовищ. До такого роду ефектів, що визначають механізми трансформації енергії заряджених частинок в енергію електромагнітних коливань в обмежених середовищах, належать процеси беззіткнувального згасання поверхневих поляритонів. Ці питання складають зміст другого розділу дисертації.

У першому підрозділі розглядалися електромагнітні коливання, що існують на межі розподілу середовищ, які відрізняються електромагнітними властивостями - поверхневі поляритони (хвилі Фано). При цьому використовувалися рівняння електродинаміки: рівняння Максвела, матеріальні рівняння та граничні умови, за допомогою яких визначаються закони дисперсії поверхневих електромагнітних коливань. Спектр поверхневих поляритонів визначався в умовах наближення холодної плазми та відсутності їх зіткнувального затухання.

У другому підрозділі для опису механізму згасання поверхневих плазмонів, обумовленого їх взаємодією з електронами провідності на межі розподілу середовищ, застосовувалися рівняння електродинаміки в умовах нехтування ефектами запізнювання. Це повязано з тим, що швидкість носіїв заряду відносно швидкості світла мала. Для одержання матеріального рівняння застосовувалось кінетичне рівняння для електронів з самоузгодженим полем. Задача розвязувалася за умов слабкої просторової дисперсії, коли глибина проникнення поля поверхневого коливання перевищує дебаєвський радіус електронів плазми.

Для розкриття механізму беззіткнувального згасання поверхневих плазмонів в роботі застосовано поняття хвилі Ван-Кампена (ХВК). У попередніх роботах припускалось, що це згасання аналогічне згасанню Ландау в безмежному середовищі.

При цьому поле поверхневої хвилі в умовах дзеркального відбиття електронів від межі розподілу подавалося у вигляді набору просторових гармонік, що поширюються в безмежному середовищі. Згасання кожної гармоніки відбувалося внаслідок черенковського резонансу (рівності швидкості частинки та фазової швидкості гармоніки). Повне згасання поверхневих коливань є наслідком підсумовування згасання просторових гармонік. При цьому підході роль межі виявляється тільки у формуванні поверхневих хвиль. Такий метод використовується, як правило, в умовах дзеркального відбиття електронів від межі.

ХВК - це просторово-часові утворення, сформовані матеріальною точкою, що рухається з незмінною швидкістю. Заряджена частинка або група частинок малої густини формують електромагнітні хвилі цього типу, їх фазова швидкість дорівнює швидкості частинки (групи частинок). На межі розподілу середовищ виникає перетворення поверхневих коливань у ХВК, які поширюються вглиб середовища. Таким чином, беззіткнувальне згасання плазмонів обумовлене збудженням ХВК, які відносять їх енергію від межі. Коефіцієнт перетворення залежить від поведінки електронів на поверхні плазмоподібного середовища.

У другому підрозділі розглядалися можливості перетворення енергії поверхневих коливань в енергію ХВК в умовах, коли на межі має місце дифузне відбиття електронів. Задача розвязувалася в класичному наближенні в умовах слабкої просторової дисперсії. Для одержання матеріального рівняння застосовувалося кінетичне рівняння.

Його розвязок дозволяв отримати звязок між полем поверхневої хвилі та ХВК за допомогою додаткових умов дифузного відбиття електронів на межі. У цьому підрозділі одержано вираз для декремента поверхневих плазмонів в умовах дифузного відбиття електронів від межі напівпровідник - вакуум у випадках максвелівського розподілу електронів та виродженого електронного газу:

У підрозділі 2.3 розглянуто механізми взаємодії поверхневих електроакустичних хвиль та електронів на межі плазмове середовище - пєзоелектрик. Показано, що беззіткнувальне згасання поверхневих коливань обумовлене перетворенням їх енергії в енергію ХВК. Одержано вираз дисперсійного рівняння для звязаних електроакустичних та плазмових коливань, а також вираз для його декремента, виявлено умови виникнення резонансу, при якому на межі виникає поверхнева плазмово - акустична хвиля, аналогічна хвилі на межі пєзонапівпровідник - вакуум.

Механізми беззіткнувального згасання поверхневих коливань, що ґрунтуються на застосуванні ХВК, обмежено класичним наближенням. Разом з тим, останнім часом в різних галузях радіофізики все більше застосовують структури з великою концентрацією носіїв, де виконуються умови квантового наближення. До них належать: напівпровідникові гратки, 2D електронні системи, структури МДН, тонкі металеві плівки. Проведені в роботі дослідження визначають механізми беззіткнувального згасання поверхневих плазмонів внаслідок їх взаємодії з електронами середовища в діапазоні електронних температур, включаючи квантову межу. Ці результати наведені в підрозділі 2.4.

У квантовому наближенні струм провідності складався з двох частин: одна з них визначала локальний звязок між струмом та полем, а друга - нелокальний. Друга складова описувала переходи між електронними станами внаслідок їх непружного розсіювання на потенціалі поверхневого плазмону. Струм, обумовлений цим нелокальним звязком, визначається завдяки збуреному недіагональному додатку до рівноважної діагональної матриці густини (функції розподілу електронів). Сам додаток визначається з рівняння руху для матриці густини. В роботі визначено механізм беззіткнувального згасання поверхневих плазмонів на межі провідних середовищ. Знайдено декременти коливань в квантовому та класичному наближеннях. Так, на межі напівпровідник - діелектрик декремент поверхневих коливань в квантовому наближенні має вигляд:

Показано, що в класичному наближенні електронні переходи, що повязані з поглинанням та випромінюванням поверхневих плазмонів, призводять до збудження ХВК, а декремент коливань визначається формулою (1).

У пятому підрозділі, методом вторинного квантування одержано кінетичне рівняння для поверхневих плазмонів (бозонів). Воно описує зміну їх кількості при взаємодії з електронами провідності в умовах, коли електрони дзеркально відбиваються від межі розподілу середовищ:

Так, у випадку невиродженого електронного газу для декремента має вигляд:

Треба зазначити, що на відміну від рівняння руху для матриці густини, кінетичне рівняння типу (3) дозволяє визначати не тільки процеси індукованого випромінювання та поглинання, але і спонтанне випромінювання поверхневих плазмонів електронами провідності. У даному підрозділі показано, що спонтанне випромінювання безпосередньо повязане з втратами енергії зарядженої частинки на збудження поверхневих коливань на межі плазмоподібного середовища.

Оскільки розглянуті механізми згасання поверхневих коливань є беззіткнувальними, то виникає питання про можливість обернення цього згасання, що призводить до зростання амплітуди поверхневих коливань в нерівноважному середовищі. Таким середовищем в третьому розділі виступає плазма з потоком заряджених частинок.

Ця частина дисертації присвячена взаємодії потоків заряджених частинок, що рухаються по нормалі до межі розподілу середовищ із різними електромагнітними властивостями, з поверхневими електромагнітними хвилями. Ця взаємодія базується на ефекті перехідного випромінювання. Як відомо, цей ефект полягає в тому, що електромагнітне поле зарядженої частинки, яка рухається в матеріальному середовищі, визначається не тільки її швидкістю та кількістю заряду, але й електромагнітними властивостями середовища. Коли ці властивості змінюються, наприклад, при проходженні частинки через межу розподілу середовищ з різними електромагнітними властивостями з постійною швидкістю, має місце зміна поля, утвореного частинкою. Виникають вільні поля, які не “привязані” до частинки.

Їх роль можуть виконувати поля поверхневих хвиль. Перехідне випромінювання цих хвиль можна розглядати таким чином. Заряджена частинка потоку являє собою набір ХВК, а збудження поверхневої хвилі має місце при збігу її частоти з однією із частот ХВК.

У підрозділі 3.1 розглянуто питання взаємодії потоку частинок із поверхневими плазмонами на межі напівпровідник - вакуум.

Властивості електронів пучка визначались кінетичним рівнянням. Показано, що енергія поверхневих плазмонів перетворюється в енергію ХВК потоку частинок, які виносять її вглиб простору. Це призводить до згасання поверхневих коливань. В роботі одержано вираз для спектру та декременту поверхневих плазмонів:

У попередніх роботах такого роду задачі розвязувались в умовах гідродинамічного опису, що вимагало додаткових умов на межі для хвиль просторового заряду потоку частинок. При цьому на межі крім електродинамічних умов виконувались дві додаткові умови для потоків частинок та їх імпульсів. Амплітуда однієї з хвиль просторового заряду була наростаючою при збільшенні відстані від межі, що не задовольняє умовам на нескінченність. Тому, при гідродинамічному описі враховувалася тільки хвиля поверхневого заряду, амплітуда якої зменшується при збільшенні відстані від поверхні розподілу середовищ, а декремент плазмонів був вдвічі менший, ніж у формулі (6).

Застосований у дисертації метод виявляється більш коректним, оскільки при отриманні декремента, всі величини виявляються скінченними величинами при збільшенні відстані від межі. При цьому застосовується єдина додаткова умова на поверхні розподілу середовищ.

У другому підрозділі проведено дослідження еволюції початкового стану холодної напівобмеженої плазми та електронного моноенергетичного пучка, що перетинає поверхню. Таким чином розвязується початково-гранична задача. Виникнення коливань на ленгмюрівській частоті у цій області обумовлене трансформацією на межі звязаних обємних коливань холодної плазми та електронного пучка.

У підрозділі 3.3 досліджувалася взаємодія поверхневих плазмонів з потоком заряджених частинок, що рухається вздовж нормалі до межі розподілу плазмоподібних середовищ у квантовому наближенні. У даному випадку енергія плазмонів значно перевищує температуру електронів пучка та плазми. Властивості електронів пучка визначаються рівнянням руху для матриці густини. Завдяки хвильовій природі частинок пучка механізм їх взаємодії з плазмонами відрізняється від класичного наближення (підрозділ 3.1). У роботі показано, що імовірність переходів електронів з основного стану k0 у стан з випромінюванням поверхневого плазмона перевищує імовірність їх переходів з поглинанням плазмона.

При цьому амплітуда поля поверхневої хвилі зростає. Так, на межі розподілу двох плазмоподібних середовищ, що відрізняються діелектричними сталими гратки та електронною густиною за умови, що кінетична енергія частинки значно більша ніж енергія плазмону, інкремент нестійкості дорівнює:

У четвертому розділі дисертації досліджуються кінетичні та гідродинамічні нестійкості власних коливань твердотільних структур, що взаємодіють із потоками заряджених частинок, коли вони рухаються вздовж або по нормалі до межі розподілу середовищ. У першому підрозділі визначено дисперсійні характеристики електростатичних коливань у системі, що є плазмовим шаром (діелектриком), оточеним середовищами з різними або однаковими електромагнітними властивостями. У гідродинамічному наближенні досліджено нестійкості типу Ахієзера-Файнберга в умовах, коли електронний потік рухається вздовж двох плазмоподібних середовищ з однаковими властивостями. Іншими словами, в плазмі твердого тіла існує безмежно широка щілина, яка містить електронний потік. В умовах резонансу, коли збігаються фазова швидкість хвиль зі швидкістю електронів, отримано вирази для інкрементів електростатичних коливань з симетричним та антисиметричним розподілом тангенційної складової електричного поля у шарі з діелектричною сталою.

В цій частині роботи для структур такого роду проведені також дослідження кінетичних нестійкостей, що ґрунтуються на принципах вторинного квантування, тобто квантування енергії плазмових коливань та потоку електронів. Вони дозволяють урахувати два випадки: енергія плазмона більша чи менша за температуру електронів пучка.

В роботі знайдено інкременти кінетичних нестійкостей у випадках коли поток частинок рухається як по нормалі до межі розподілу середовищ, так і вздовж межі.

Аналіз отриманих у цьому розділі дисертації результатів показав, що максимальний інкремент нестійкості мають антисиметричні коливання при взаємодії з моноенергетичним потоком, що рухається вздовж межі розподілу плазмоподібних середовищ в умовах черенковського резонансу.

При проходженні через провідну пластину моноенергетичного потоку нестійкості виникають в залежності від параметрів потоку та твердотільної структури. Показано, що інкремент нестійкостей у гідродинамічному наближенні значно перевищує інкременти кінетичних нестійкостей. В той же час в умовах, коли довжина напівпровідникової пластини значно менша довжини ХВК, нестійкість власних коливань структури виникає тільки в умовах квантового наближення.

В підрозділі 4.2 було досліджено взаємодію власних електростатичних коливань періодичного неоднорідного плазмового середовища з моноенергетичним потоком заряджених частинок. Властивості пучка та нерухомого плазмового середовища визначалися рівняннями гідродинаміки.

Показано, що наявність періодичності структури обумовлює звязок між власними коливаннями потоку - хвилями просторового заряду та плазмовими коливаннями структури. Було одержано дисперсійне рівняння для системи поток заряджених частинок - напівпровідникова надгратка в умовах, коли частинки потоку проходять крізь середовище з постійною швидкістю. Знайдено власні частоти коливань, сформульовано умови розвитку нестійкостей та отримано вирази для різних окремих випадків.

Нестійкість коливань такої структури виникає, коли діелектрична проникність одного з її шарів має частотну дисперсію і менша за нуль. Як і у випадку однорідної плазми найбільший інкремент виникає, коли частота ХВК збігається з власною частотою системи при однакових хвильових векторах, інкремент нестійкості в умовах черенковського резонансу між фазовою швидкістю частинки та заряду відрізняється від інкремента нестійкості Ахієзера-Файнберга параметрами надгратки та є меншим ніж у випадку однорідного середовища.

Проте в однорідній плазмі, завдяки тому, що довжина вільного пробігу електронів провідності мала, умови нестійкості Ахієзера-Файнберга є важко здійсненими. У цьому відношенні шарувато - періодичне середовище має перевагу через те, що у цьому випадку довжина вільного пробігу електрона значно перевищує довжину плазмового шару і виконання умов резонансу більш імовірне. З практичної точки зору заслуговує на увагу питання про резонансну взаємодію хвиль та частинок в умовах, коли потік електронів та періодична структура розділені у просторі.

У другому підрозділі цієї частини роботи були досліджені механізми взаємодії власних поверхневих коливань напівпровідникової надгратки з потоками заряджених частинок, коли потік рухається над поверхнею надгратки. Показано, що на межі надгратка - діелектрик існують поверхневі електростатичні хвилі і було визначено їх спектр. Вони поширюються під великим кутом до осі надгратки (скісні хвилі). Наявність потоку заряджених часток, що рухалися над поверхнею надгратки, визначала зміну умов на межі для нормальних складових вектора індукції внаслідок виникнення поверхневого заряду. Було отримано вирази для інкрементів нестійкостей з урахуванням залежностей від параметрів напівпровідникових структур в умовах черенковського резонансу:

Перевага періодичної структури над однорідним середовищем полягає в тому, що в ній можливе існування хвиль з малою фазовою швидкістю (частоти зіткнення носіїв малі).

Внаслідок цього, в періодичних структурах можна забезпечити виконання резонансних умов між швидкістю частинок та фазовою швидкістю хвиль, що збуджуються.

У пятому розділі дисертації були розглянуті питання впливу потенційного барєру на механізми взаємодії електромагнітних коливань та потоків заряджених частинок. Треба відзначити, що умови, коли межа розподілу середовищ є прозорою для частинок пучка (потенційний барєр відсутній) та потенційний барєр безмежний (випадок дзеркального відбиття), на теперішній час розглянуто досить досконально.

В той же час питання впливу потенційного барєра скінченних розмірів на механізми перехідного випромінювання поверхневих плазмонів залишаються відкритими.

В даному розділі розглянуто два аспекти цього впливу: по-перше, наявність потенційного барєра призводить до зміни параметрів потоку частинок, по-друге, потенційний барєр призводить до появи двомірних електронних шарів, що мають власний спектр поверхневих коливань.

У шостому розділі дисертації досліджуються поверхневі електронні стани, що виникають на межі розподілу середовищ із різними електромагнітними властивостями при наявності малих нерівностей межі, виявлені фізичні механізми їх утворення, умови існування та спектри поверхневих плазмових коливань, які їм відповідають.

Відомі механізми поверхневих станів заряджених частинок провідних твердих тіл, у більшості випадків, повязані з розривом періодичності потенціалу кристаличної структури, у полі якого вони знаходяться. При цьому, в залежності від вибору моделі відрізняють стани Шоклі (розрив структури атомів на межі) та стани Тамма (зміна ходу періодичності потенціалу кристалічної гратки на межі кристал - вакуум).

У дисертації розглянуто інший механізм виникнення поверхневих електронних станів в умовах, коли рух електрона обмежений поверхнею з малими нерівностями, яка утворює безмежно високий потенційний барєр. Було досліджено два типи нерівної поверхні, коли нерівності мали періодичний або випадковий характер. У першому підрозділі розглянуто нерівності одномірні, у другому - двомірні. Малість нерівностей визначалась тим, що їх амплітуда була набагато менша за період або довжину кореляції. В результаті хвильова функція визначалась як розвязок рівняння Шредінгера. В умовах періодичності межі розподілу середовищ її амплітуда є сумою безмежної кількості просторових гармонік. Дисперсійне рівняння визначалось за допомогою умов рівності нулю потоку частинок крізь поверхню твердого тіла, коли похідна хвильової функції по нормалі до межі дорівнює нулю. Через те що амплітуда нерівностей значно менша за їх період, виникає можливість обмежитись розглядом взаємодії трьох гармонік. При цьому амплітуда нульової гармоніки максимальна.

Розвязок дисперсійного рівняння визначався методом послідовних наближень за малим параметром, який дорівнює відношенню амплітуди нерівностей до їх періоду. Коли нерівності відсутні, дисперсійне рівняння описує поширення трьох незалежних гармонік.

Перше наближення дозволяє визначити додаток до хвильового вектора нульової гармоніки, повязаний з параметрами межі та отримати закон дисперсії поверхневих електронних станів:

При дослідженні нерівної поверхні, яка носила випадковий характер, припускалось, що амплітуда відхилень випадкової функції поверхні від однорідної межі мала в порівняні з довжиною кореляції і закон дисперсії визначався методом послідовних наближень за цим малим параметром.

Розвязок дисперсійного рівняння при цьому описує електронні стани: поверхневі (у довгохвильовому випадку), квазістаціонарні (у наближенні коротких хвиль).

Вони аналогічні виразам для станів електронів в умовах періодичної межі, але характерним розміром є не період нерівностей, а довжина кореляції. Проведені дослідження механізмів виникнення поверхневих електронних станів в умовах наявності двомірних нерівностей показали, що ніяких якісних особливостей у порівнянні з одномірними не виникає. У третьому підрозділі були отримані та досліджені вирази для дисперсійних характеристик поверхневих поляритонів у неоднорідній плазмі, виникнення неоднорідності якої обумовлене поверхневими електронними станами на межі провідних твердих тіл із малими періодичними неоднорідностями.

У третьому та четвертому розділах дисертації процеси перехідного випромінювання розглядались як можливий механізм генерації та підсилення електромагнітних коливань міліметрового та субміліметрового діапазонів. При цьому, як обєкти досліджень, виступали плазмоподібні структури, в яких досліджувалась область взаємодії поверхневих хвиль та заряджених частинок. Разом із тим, задачі перетворення енергії заряджених частинок в енергію електромагнітних коливань набувають іншого аспекту у системах, де розглядаються обємні хвилі. У цьому випадку досліджено спектральну густину енергії випромінювання. електромагнітний плазмон квантовий

У сьомому розділі дисертації було досліджено механізми впливу властивостей поверхні провідних твердих тіл на спектральні характеристики перехідного випромінювання.

ВИСНОВКИ

Основні результати дисертації сформульовано у таких висновках: 1. Побудовано квантову теорію беззіткнувального згасання поверхневих плазмонів для слабкої просторової дисперсії середовища. В її межах визначено структури електромагнітних полів та механізми їх згасання у квантовому та класичному наближеннях. При цьому: - визначено декременти згасання поверхневих плазмонів і електроакустичних хвиль в умовах дифузного та дзеркального відбиття електронів провідності від межі розподілу середовищ;

- в класичному наближенні досліджено еволюцію збурень густини носіїв напівобмеженої плазми твердого тіла, коли її поверхню перетинає потік електронів (сформульовано умови стійкості та нестійкості системи пучок-плазма).

2. Запропоновано теорію кінетичних нестійкостей власних електромагнітних коливань плазмоподібних структур, які обумовлені їх взаємодією з потоками заряджених частинок, що рухаються по нормалі до межі розподілу середовищ: - одержано кінетичні рівняння для електростатичних та електромагнітних коливань (бозонів) у неоднорідних системах, таких, як плазмовий шар, оточений провідними середовищами або діелектриками, метал-діелектрик-напівпровідник, двомірний електронний газ, вакуум-ідеальний провідник з періодично нерівною межею, знайдено вирази для інкрементів нестійкості та проаналізовані їх особливості;

- розвязано задачу про пучкову нестійкість поверхневих плазмових коливань при наявності потенційного барєра на межі розподілу середовищ;

- визначено механізми нелінійної взаємодії поверхневих плазмонів та заряджених частинок, показано, що стабілізація плазмонів обумовлена взаємозвязком їх амплітуди та густини частинок, який виникає при розвязанні рівняння Шредінгера для хвильової функції основного стану.

3. Проведено теоретичні дослідження гідродинамічних пучкових нестійкостей у твердотільних плазмових структурах. При цьому: - досліджено механізми нестійкостей при взаємодії потоків заряджених частинок з електростатичними коливаннями у системі, що є плазмовим шаром (діелектриком), оточеним середовищами з різними електромагнітними властивостями, одержано умови зростання коливань, коли частинки проходять паралельно або перпендикулярно межам розподілу середовищ, досліджено звязок режимів їх згасання або зростання з фазовими співвідношеннями між полем плазмона та потоком електронів;

- досліджено механізми взаємодії потоку заряджених частинок, що рухаються в періодично-неоднорідному плазмовому середовищі (напівпровідникової надгратки) по нормалі до межі розподілу, з електричним полем обємних коливань і визначено умови виникнення нестійких станів;

- розвязано задачу про резонансну взаємодію електростатичних коливань напівпровідникової надгратки з потоком заряджених частинок, що рухаються над її поверхнею, визначено спектр та інкремент нестійкості поверхневих коливань.

4. Проведено теоретичні дослідження впливу малих нерівностей на поверхні провідних твердих тіл на закони дисперсії заряджених частинок та електромагнітних коливань: - визначено спектральні характеристики поверхневих електронних станів, що виникають на межах провідних твердих тіл з безмежним потенційним барєром, малі нерівності поверхні яких мають періодичний або нерегулярний характер;

- одержано закон дисперсії поляритонів у плазмі, неоднорідність якої виникає завдяки поверхневим електронним станам на нерівній межі;

- показано, що неоднорідність плазми призводить до дисперсії поверхневих коливань.

5. Запропоновано теорію перехідного випромінювання електронного потоку у структурах із неоднорідними властивостями поверхні: - визначено особливості спектральних характеристик енергії перехідного випромінювання обємних хвиль при наявності потенційного барєра, знайдено вирази для додаткових складових полів випромінювання обємних хвиль при наявності потенційного барєра та вирази для додаткових складових полів випромінювання, повязаних із зміною швидкості частинок та виникненням відбитих компонентів потоку, проведено аналіз осциляцій густини випромінювання, що визначається розмірами потенційного барєра у твердотільних структурах;

- досліджено механізми збудження поверхневих електромагнітних коливань на межі твердотільної плазми в умовах модуляції електронного потоку, одержано вираз для спектральної густини випромінювання поверхневих хвиль та умови її збільшення завдяки параметрам модуляції.

6. Досліджено взаємодію геліконів і заряджених частинок в магнітоактивній плазмі: - знайдено характеристичні втрати енергії зарядженої частинки, що рухається по гвинтовій траєкторії на збудження обємних та поверхневих геліконів;

- показано, що випромінювання Вавілова-Черенкова зарядом обємних геліконів рівнозначно випромінюванню магнітного моменту, який направлений та рухається вздовж зовнішнього магнітного поля, і що цей ефект лежить в основі беззіткнувального магнітного згасання геліконів у плазмових середовищах;

- сформульовано умови виникнення пучкової нестійкості геліконів і знайдено інкремент;

- показано, що втрати енергії частинки на збудження поверхневих геліконів значно перевищують ті, що виникають при взаємодії її з обємними геліконами і відрізняються від втрат енергії магнітного диполю.

ПУБЛІКАЦІЇ

1. Александров А.Ф., Богданкевич Л.С., Рухадзе А.А. Колебания и волны в плазменных средах. - М.: Издательство Московского университета, 1990. - 272 с.

2. Белецкий Н.Н., Светличный В.М., Халамейда Д.Д., Яковенко В.М. Электромагнитные явления СВЧ - диапазона в неоднородных полупроводниковых структурах. - Киев: Наукова думка, 1991. - 216 с.

3. Гинзбург В.Л., Цытович В.Н. Переходное излучение и переходное рассеяние. - М.: Наука, 1984. - 360 с.

4. Bass F.G., Bylgakov A.A. Kinetic and Electromagnetic Phenomenc in Classical and Quantum Semiconductor Superlattices. - New York.: Nova Science Publishers, 1997. - 498 p.

5. Ахиезер А.И., Ахиезер И.А., Половин Р.В., Ситенко А.Г., Степанов К.Н. Электродинамика плазмы. - М.: Наука, 1974. - 719 с.

Размещено на .ru