Автореферат (1103401), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

В данном режиме не выполняются ни условия одночастичного, ниусловия коллективного резонансов. Околопороговый режим интересен низкими рабочими частотами и относительно высокой эффективностью усиления. Кривые 2,3,4 характерны для зависимостей от  коэффициентов усиления широкополосных томсоновских усилителей (усиление происходит вбольшой полосе частот); кривые 5 и 6 иллюстрируют переходный режим между томсоновским и раманоским режимами.15Рис. 10.

Коэффициенты усиления  k   в зависимости от частоты.Результаты, полученные в Главе IV, представлены в работе [А3].В главе V методом эффективных граничных условий [10] полученыдисперсионные уравнения пучково-плазменного взаимодействия в конечномвнешнем магнитном поле в волноводе с двухсвязным поперечным сечением.Результаты, полученные в Главе V, опубликованы в работе [А4].Имеется 6 точек резонансного взаимодействия плазменных волн сэлектронным пучком в рассматриваемой электродинамической системе, чтосхематически представлено на Рис.11.

В точках 1 и 2 пересекаются дисперсионные кривые высокочастотной и низкочастотной плазменных волн с прямой   kzu (черенковский резонанс); в точках 3 и 4 пересекаются дисперсионные кривые низкочастотной и высокочастотной плазменных волн с прямой  k z u   e  (аномальный доплеровский резонанс); в точках 5 и 6 пересека-ются дисперсионные кривые низкочастотной и высокочастотной плазменныхволн с прямой   k z u   e  (нормальный доплеровский резонанс).Получены дисперсионные уравнения, описывающие взаимодействиеплазменных волн с пучковыми волнами вблизи перечисленных 6 точек.Уравнение, описывающее взаимодействие вблизи точки 1 было получено ра-16нее в Главе IV (см.

формулу (14)). Дисперсионное уравнение, описывающеевзаимодействие вблизи точки 2:2321   p rp p G E (rp ) 1   b rb  02  b Gb  2p(  k z u ) p2 b2  3  p rpG E (rp )  b rb  02Gb  2 .p(  k z u ) 2(17)Рис.11. Схема дисперсионных кривых низкочастотной (кривая b) и высокочастотной(кривая a) поверхностных плазменных волн: с – линия черенковского резонанса  kzu ; d, e – линии доплеровских резонансов   k z u   e  .Дисперсионное уравнение, описывающее взаимодействие вблизи точек 3 и 5:22221   p rp  02 p G p 1   b rb  b GE (rb )    p rp  02 p G p  b rb  b G E (rb ) 3 . b b22(18)Дисперсионное уравнение, описывающее взаимодействие вблизи точек 4 и 6:2 p2 p22b1   p r pG E (rp ) 1   b rbG E (rb )    p rpG E (rp )  b rb b G E (rb ) 4 . (19)p bp bгде 2 , 3 , 4 - коэффициенты связи пучковых и плазменных волн, которыене приводятся из-за их громоздкости.Найдены выражения для инкрементов неустойчивостей в режимах эффекта Черенкова, нормального и аномального эффектов Доплера для коаксиальной пучково-плазменной системы.17Условие резонанса1  k 0 u  0 , |  | 0Одночастичный эффект Черенкова на низкочастотнойволне1Инкремент 1  k0u  0 , |  | 012  i 0 1/ 2 (1  k 2 p c 2  p2 ) 1/ 2 11/ 2Коллективный эффект Черенкова на низкочастотной волне2  k0u  0 , |  | 01/ 3 1 i 3 k2 0 p2 2 20 2     2 k  p1 2Одночастичный эффект Черенкова на высокочастотнойволне2i 30 1 / 3 (1  k 2 p c 2  p2 ) 1/ 3 11/ 3    2  2  k0u  0 , |  | 012Коллективный эффект Черенкова на высокочастотной волне3  k 0 u   e  112  i pАномальный эффект Доплерана низкочастотной волне4  k 0 u   e  1Аномальный эффект Доплерана высокочастотной волне5Нормальный эффект Доплерана высокочастотной волнеk0 b 1k p1 k b1 c 212  i p  k0u   e  1  k0u   e  1(02 / с 2  k02 )1 / 2 b 1  ek  b100 (1  k z2 k 2 b1 ) 1 / 2 312  pНормальный эффект Доплерана низкочастотной волне6k0 1 / 22k  p1  i  p 1 / 2e(1  k02 k2 b1 ) 1 / 2 40(02 / с 2  k02 )1 / 2 b 1 ek  b100 (1  k02 k 2 b1 ) 1 / 2 312  pk0 b 1k p1 k b1 c 2e0(1  k02 k2 b1 ) 1 / 2 4( 0 , k 0 - координаты точки резонансного взаимодействия плазменных волн сэлектронным пучком).Полученные результаты позволяют определить при каком значенииинкремента и в каком режиме будет развиваться неустойчивость.

При нормальном эффекте Доплера неустойчивости нет.18В заключении сформулированы основные результаты и выводы работы:1. Исследован коаксиальный волновод с трубчатым плазменным заполнением в сильном внешнем магнитном поле. Получены точные дисперсионные уравнения для определения спектров частот такого волновода,а для случая тонкой трубчатой плазмы дисперсионные уравнения дляспектров низкочастотных плазменных поверхностных волн полученыметодом эффективных граничных условий. В различных диапазонахдлин волн аналитически и численно найдены решения полученныхдисперсионных уравнений, определены структуры электромагнитныхволноводных полей.2.

Построена теория перспективных для применения в плазменной релятивистской СВЧ-электронике поверхностных плазменных волн коаксиального волновода с трубчатым плазменным заполнением. Показано,что дисперсия низкочастотной плазменной волны в длинноволновойобласти не зависит от величины внешнего магнитного поля. Обнаружено, что высокочастотная поверхностная плазменная волна коаксиального волновода имеет нулевую частоту отсечки.

Частота этой волныс ростом продольного волнового числа вначале линейно растет, а далееубывает, имея аномальную дисперсию, что делает возможным построение на этой волне плазменных генераторов, работающих в режиме лампы обратной волны.3. Исследован коаксиальный волновод с однородной плазмой в конечномвнешнем магнитном поле. Получено общее дисперсионное уравнениедля спектров частот такого волновода. Дисперсионное уравнение исследовано в коротковолновом и длинноволновом приближениях. Получено аналитическое выражение для частоты низкочастотной плазменной волны, описывающее в разных предельных случаях как косыеленгмюровские, так и геликоноподобные объемные волны.4. Разработана теория плазменных релятивистских черенковских излучателей с коаксиальной электродинамической системой в сильном внеш19нем магнитном поле.

Получено дисперсионное уравнение для взаимодействия тонких трубчатых пучка и плазмы в коаксиальном волноводе.Определены основные характеристики плазменного излучателя с коаксиальной электродинамической системой: пороговые частоты, резонансные частоты одночастичного и коллективного режимов, коэффициенты усиления. Проведена классификация различных механизмовусиления и условий их реализации.5. Методом эффективных граничных условий получены дисперсионныеуравнения для взаимодействия тонких трубчатых пучка и плазмы в коаксиальном волноводе в конечном внешнем магнитном поле. Данаклассификация механизмов неустойчивостей в коаксиальном волноводе. Определены инкременты развития пучковых неустойчивостей вследующих режимах: одночастичном и коллективном черенковскомрежимах на низкочастотной и высокочастотной поверхностных плазменных волнах, аномальном и нормальном доплеровском режиме нанизкочастотной и высокочастотной поверхностных плазменных волнах.

В режиме нормального эффекта Доплера электронный пучок устойчив.20Список публикацийА1.Карташов И.Н., Кузелев М.В., Хапаева (Ярославцева) Е.А. Электродинамические свойства коаксиального волновода с плазменным заполнением// Радиотехника и электроника. 2010. Т.55. №12. С.1488.А2.Кузелев М.В., Хапаева (Ярославцева) Е.А. Предельные токи релятивистского электронного пучка в дрейфовой камере с двусвязным поперечнымсечением // ВМУ.

Серия 3. Физика. Астрономия. 2011. №3. С.40.А3.Кузелев М.В., Хапаева (Ярославцева) Е.А. К теории черенковского релятивистского плазменного излучателя с коаксиальной электродинамической системой // Физика плазмы. 2012. Т.38. С.603.А4.Кузелев М.В., Хапаева (Ярославцева) Е.А. К теории электромагнитныхвзаимодействий релятивистского электронного пучка и плазмы в коаксиальном волноводе во внешнем магнитном поле // ВМУ. Серия 3. Физика.Астрономия.

2014. №6. С.75.А5.Кузелев М.В., Хапаева Е.А. (Ярославцева) К вопросу о транспортировкерелятивистского электронного пучка в коаксиальном волноводе //XXXVIII Международная (Звенигородская) конференция по физикеплазмы и УТС, 14-18 февраля 2011. С.374.А6.Кузелев М.В., Хапаева Е.А. (Ярославцева) Исследование коаксиальноговолновода с плазмой конечной толщины в отсутствие магнитного поля //XLI Межд. (Звенигородская) конференция по физике плазмы и УТС, 1014 февраля 2014.

С.266.А7.Кузелев М.В., Хапаева (Ярославцева) Е.А. Электромагнитные волны коаксиального плазменного анизотропного волновода // XL Межд. (Звенигородская) конференция по физике плазмы и УТС, 11-15 февраля 2013.С.234.21Цитированная литература1. Кузелев М.

В., Рухадзе А.А., Стрелков П.С., Шкварунец А.Г. Релятивистская сильноточная плазменная СВЧ-электроника: преимущества,достижения, перспективы // Физика плазмы. 1987. Т.13. Вып.11.С.1370.2. Рухадзе А.А., Богданкевич Л.С., Рухлин В.Г., Росинский С.Е. Физикасильноточных релятивистских электронных пучков. М.: Атомиздат.1980.3. Александров А.Ф., Кузелев М.В. Радиофизика: Физика электронныхпучков и основы высокочастотной электроники. М.: КДУ, 2007. 300С.4. Богданов Е.В., Бернашевский Г.А., Кислов В.Я., Чернов З.С. Плазменные и электронные усилители и генераторы СВЧ. Москва: Сов. Радио.1965.

Характеристики

Список файлов диссертации