отзыв оппонента Богданкевич_БП (Коаксиальные волноводы и их применение в плазменной релятивистской СВЧ-электронике)

ОТЗЫВофициального оппонента на диссертацию Ярославцевой ЕкатериныАндреевны «Коаксиальные волноводы и их применение в плазменнойрелятивистской СВЧ-электронике», представленную на соискание ученойстепени кандидата физико-математических наук по специальности: 01.04.08– физика плазмы.Приборы плазменной релятивистской СВЧ-электроники по своимпараметрам являются уникальными. По ширине полосы генерации илегкости перестройки частоты они не имеют аналогов среди прибороввакуумной СВЧ-электроники, а по достигнутым мощностям не уступают им.Теоретические основы плазменной релятивистской СВЧ электроникибыли заложены А.А. Рухадзе и его коллегами в 1970-е годы. В 1982 году былпроведён первый успешный эксперимент по эффективной генерациимощного СВЧ излучения при инжекции сильноточного релятивистскогопучка в плазму. Это послужило толчком для дальнейшего развития теорииплазменных СВЧ генераторов и усилителей, пригодной для описанияэксперимента.В настоящее время успешно экспериментально реализованыплазменные СВЧ-излучатели (усилители и генераторы) с односвязнымпоперечным сечением.

Использование волноводов с двухсвязнымпоперечным сечением призвано усовершенствовать существующие СВЧизлучатели, путем изменения в лучшую сторону основных параметров, чтоделает тему диссертационной работы не только актуальной, но и значимой спрактической точки зрения.Автор теоретически доказывает, что применение коаксиальноговолновода позволяет увеличить предельные токи релятивистскихэлектронных пучков, что ведет к увеличению генерируемой мощностиизлучения. Кроме того, свойства поверхностных волн коаксиальногоплазменного волновода позволяют надеяться на реализацию еще болееширополосных плазменных источников СВЧ-излучения.Остановимся вкратце на содержании диссертационной работы.Диссертация Ярославцевой Е.А. состоит из введения, пяти глав, изаключения.Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цели изадачи исследования, дана общая характеристика работы и приведенократкое изложение основных разделов диссертации.

Здесь также представлендостаточно полный обзор, в который автор включил основные результаты вобласти исследований, являющихся основными для диссертационной работы(публикации по плазменно-пучковой неустойчивости и вопросам, связаннымсплазменными релятивистскими СВЧ-генераторами и усилителями).Помимо истории развития плазменной релятивистской СВЧ-электроники вовведении освещены следующие важные аспекты: цели диссертационнойработы, актуальность, научная новизна и практическая значимость, а такжепредставлена информация об апробации диссертационной работы ипубликациях.Первая глава посвящена исследованиям электродинамических свойствкоаксиального волновода с трубчатым плазменным заполнением в сильномвнешнем магнитном поле.

Получено дисперсионное уравнение для спектровчастот коаксиального волновода с полностью замагниченной трубчатойплазмой. В этой главе также рассмотрены волны плотности зарядаполностью замагниченного релятивистского пучка в коаксиальномволноводе. Показано, что предельный ток коаксиального волновода в разыпревышает соответствующую величину в не коаксиальных волноводахсопоставимых размеров.Во второй главе диссертант продолжает рассмотрение коаксиальныхволноводов с плазменным заполнением в отсутствие магнитного поля. Дляэтого случая определены дисперсионные уравнения.

Эти уравнения былиизучены численно и аналитически.Основные выводы первых двух глав заключаются в следующем: врезультате исследования было установлено, что дисперсия низкочастотнойплазменной волны не зависит от величины внешнего магнитного поля;установлено, что высокочастотная плазменная поверхностная волнакоаксиального волновода имеет нулевую частоту отсечки.В третьей главе диссертант проводит исследование коаксиальныхволноводов уже с однородным плазменным заполнением в случае конечноговнешнего магнитного поля. Было проведено исследование кабельных волнкоаксиального волновода и установлено, что при наложении конечноговнешнего магнитного поля в коаксиальном волноводе прекращаютсуществовать кабельные волны, которые в этом случае трансформируются вквази-ТЕМ-волны.

Помимо этого, как, и в первых двух главах диссертантвычислил дисперсионное уравнение и структуру поля для данного случая.Четвертая глава посвящена наиболее интересной с практической точкизрения теме плазменных СВЧ-излучателей на релятивистских электронныхпучках, сконструированных на основе коаксиальных волноводов струбчатым плазменным заполнением. В данной главе были вычислены всенеобходимые характеристики исследуемых излучателей, а именно:резонансные частоты одночастичного и коллективного резонансов,пороговые частоты, коэффициенты усиления, представлена классификациямеханизмов усиления, условия самовозбуждения СВЧ-излучателя икоэффициент полезного действия плазменного СВЧ-излучателя.

Результаты,полученные в четвертой главе, являются существенными при дальнейшейэкспериментальной реализации плазменных СВЧ-излучателей на основекоаксиальных волноводов.В пятой главе диссертант производит изучение пучково-плазменноговзаимодействия в коаксиальной электродинамической системе в конечном2внешнем магнитном поле при помощи метода эффективных граничныхусловий. Основным достижением данной главы является то, что автор далклассификацию механизмов неустойчивостей и определил инкрементыразвития пучковых неустойчивостей.Библиография включает 120 наименований.Достоверностьикорректностьполученныхрезультатовподтверждается хорошим соответствием между экспериментальнымиданными и численными решениями, полученными диссертантом.

Основныерезультаты отражены в публикациях и докладывались на научныхконференциях и семинарах.Характеризуя диссертацию в целом, отметим, что она выполнена навесьма высоком научном уровне. При этом диссертант проявил себясамостоятельным исследователем, способным анализировать и находитьподходы к решению сложных проблем.Но надо отметить и недостатки, от которых диссертация все-таки несвободна.1.Диссертант обращает внимание на то, что высокочастотнаяповерхностная волна трубчатой плазмы в коаксиальном волноводе имеетаномальную дисперсию и поэтому может представлять интерес дляразработки плазменных генераторов на встречной волне (плазменных ЛОВ).Это предположение представляется слишком смелым и недостаточнообоснованным, поскольку аномальная дисперсия этой волны проявляетсятолько в коротковолновой области, в которой высокочастотнаяповерхностная волны является почти потенциальной.2.По количеству результатов, их оригинальности, новизне ипрактической значимости основной в диссертации является последняя пятаяглава, что не умаляет достоинства других глав работы.

Вместе с тем именнопоследняя глава написана весьма конспективно, а в ряде мест отсутствуютнеобходимые пояснения и промежуточные выкладки, что затрудняетвосприятие материала. Материал пятой главы диссертации следовало быизложить более подробно. Например, было бы интересно сравнитьрезультаты диссертанта по аномальному и нормальному эффекту Доплера сизвестными работами (А.Ф.Александров, А.А.Рухадзе, М.В.Кузелев,И.Н.Карташов), в которых рассматривался круглый волновод.3.Метод эффективных граничных условий является приближенныманалитическим методом получения дисперсионных уравнений дляопределения частот волноводов с тонкой трубчатой магнитоактивнойплазмой.

Этот метод широко используется в диссертационной работе.Следовало бы, хотя бы на одном примере, сопоставить результаты,полученные методом эффективных граничных условий, с результатами3численного решения точной электромагнитной задачи, тем более, что такиерешения автором диссертации были получены.Отмеченные недостатки не снижают качество исследований и невлияют на главные теоретические и практические результаты. Эти замечанияникоим образом не снижают ценности диссертации, и ее высокой оценки.Автореферат соответствует содержанию диссертационной работы.Считаю,чтозамечания,сделанныекрассматриваемойдиссертационной работе, не умаляют достоинств данной работы идиссертационная работа «Коаксиальные волноводы и их применение вплазменной релятивистской СВЧ-электронике» соответствует критериям,«Положения о порядке присуждения ученых степеней № 842 от24.09.2013г.», предъявляемым к кандидатским диссертациям, а ее авторЯрославцева Екатерина Андреевна заслуживает присуждения степеникандидата физико-математических наук по специальности 01.04.08 – физикаплазмы.Кандидат физико-математических наук,старший научный сотрудник,Богданкевич Ирина Леонидовнател.

+7 499 135 63 87 mail ira.bogdankevich@mail.ruИнститут Общей Физики им. А.М. Прохорова РАНМосква, 119991, Москва, ул. Вавилова, 38, http://www.gpi.ru/Подпись Богданкевич И.Л. заверяю:Ученый секретарь ИОФ РАНд.ф.-м.н.Андреев С.Н.4подпись.