Автореферат (1104428)

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

Текст из файла

На правах рукописиОрликовская Нино ГригорьевнаПоверхностные волны и резонансные явления в электронной плазмес плавными границами01.04.08 – физика плазмыАвтореферат диссертации на соискание ученой степеникандидата физико-математических наукМосква – 2016Работа выполнена на кафедре физической электроники Физического факультета Федерального государственного бюджетного образовательного учреждениявысшего образования «Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова»Научный руководитель:Доктор физико-математических наук, профессор Кузелев Михаил ВикторовичОфициальные оппоненты:Синкевич Олег Арсеньевич,Доктор физико-математических наук, профессор Московского энергетическогоинститутаВагин Константин Юрьевич,Кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Федерального государственного бюджетного учреждения науки Физического института им.

П.Н.Лебедева Российской академии наукВедущая организация:Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наукЗащита состоится «__» __________ 20__ года в __-__ на заседании диссертационного совета Д 501.001.66 на базе Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова по адресу: 119991, Москва, Ленинские горы, д. 1,стр.

2, Физический факультет МГУ, ауд. ___.С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке МГУ имениМ.В.Ломоносова и на сайте phys.msu.ru/rus/research/disser/sovet-D501-001-66/Автореферат разослан «__» __________ 20__ годаУченый секретарь диссертационного совета Д 501.001.66,к.ф.-м.н.И.Н.Карташов2Общая характеристика диссертационной работыДиссертационная работа посвящена теоретическому исследованию поверхностных волн в плазме, имеющей плавные границы, а также рассмотрениюпроцессов резонансного взаимодействия волна-частица в точках плазменногорезонанса, в которых частота поверхностной волны совпадает с локальным значением ленгмюровской частоты неоднородной плазмы.

Исследование основывается на аналитическом решении уравнений поля для некоторых специальноподобранных профилей плотности плазмы в пределах ее плавной границы.Актуальность работыЗначительное внимание при исследовании электродинамических систем сплазменным заполнением уделяется волнам, имеющим фазовые скоростименьшие скорости света в вакууме. Изучение этих медленных плазменных волнважно для решения многих актуальных проблем плазменной СВЧ электроники,физики газового разряда, физической электроники и ряда других областей физики.

Свойства медленных плазменных волн зависят от геометрии плазмы, отхарактера границ раздела между плазмами разной плотности и между плазмойи другими средами. В зависимости от структуры электромагнитного поляобычно выделяют следующие типы медленных плазменных волн: объемныеволны, объемно-поверхностные волны и поверхностные волны [1]. Особуюроль для многочисленных приложений играют поверхностные плазменныеволны.

Достаточно упомянуть прикладные проблемы, решаемые в рамках такихсовременных направлений физики плазмы, как плазменная СВЧ электроника[2] (черенковская генерация электромагнитного излучения СВЧ диапазона) иплазмоника [3] (локализация электромагнитной энергии в сверхмалых областяхпространства). Этим проблемам, а значит и исследованию поверхностных волнв плазме, в последнее время уделяется особо большое внимание, чем и определяется актуальность темы диссертации, посвященной исследованию поверхностных волн в различных плазменных электродинамических системах.3К настоящему времени в плазменной СВЧ электронике достаточно подробноитеоретическииэкспериментальноисследованыобъемно-поверхностные волны в замагниченной плазме [4].

Однако переход к использованию в экспериментальных установках плазменной СВЧ электроники незамагниченной плазмы приводит к необходимости дополнительного теоретического исследования поверхностных волн [5]. Дело в том, что в отсутствии магнитного поля частота поверхностных волн всегда меньше максимальной ленгмюровской частоты плазмы и, кроме того, поверхности разрыва нормальнойсоставляющей напряженности электрического поля волны совпадают с границами плазмы.

В реальных условиях резких границ у плазмы нет. Обычно имеется пространственная область, в пределах которой плотность плазмы изменяется от нуля до некоторого максимального значения. Возникает вопрос, к какимточкам размытой границы плазмы «привязана» поверхностная волна и можетли она вообще существовать? Другими словами, при какой степени размытостиграницы плазмы поверхностная волна в плазме становится невозможной.

Далее, ленгмюровская частота электронов плазмы в пределах размытой границыплазмы изменяется от нуля до некоторого максимального значения. Поэтому,где-то внутри границы имеется особая точка плазменного резонанса. Возникаетвопрос о поведении поля в точке плазменного резонанса и появляется связаннаяс этим математическая проблема правильного учета (обхода) особой точки. Понятно, что для теории поверхностных волн в плазме и для приложений, существенно использующих поверхностные волны, поставленные вопросы имеютпринципиальное значение. Ответ на поставленные вопросы, чему в значительной мере посвящена настоящая диссертационная работа, принципиален для физики поверхностных волн в плазме и чрезвычайно актуален для современныхприкладных исследований, использующих поверхностные волны в плазме.Цели диссертационной работы Определение комплексных спектров частот и структур полей поверхностныхволн плазменных систем с плавными границами с различной геометрией.4 Выяснение условий существования поверхностных волн различного типа вплазменных системах с плавными границами. Обоснование применения правила Л.Д.

Ландау в рамках теории поверхностных волн плазмы с плавными границами и исследование поведения поляволн в окрестности точки плазменного резонанса. Учет внешнего магнитного поля в теории поверхностных волн плазмы сплавными границами.Научная новизна1. Впервые в аналитическом виде получены дисперсионные уравнениядля определения комплексных спектров частот поверхностных волн различныхплазменных структур с плавными границами в плоской и цилиндрической геометриях. Аналитически и численно из дисперсионных уравнений определеныкомплексные частоты поверхностных волн, учитывающие бесстолкновительноезатухание, обусловленное резонансным возбуждением поверхностной волнойлокальной ленгмюровской волны непрерывного спектра.2. Впервые обнаружены и исследованы новые типы поверхностных волнв плазме, обусловленные размытостью границ плазмы.

Показано, что в областикоротких длин волн (длина волны меньше толщины границы плазмы) существуют поверхностные волны нового типа, отсутствующие в плазме с резкимиграницами.3. Впервые показано, что при увеличении размытости границ плазмыобычные поверхностные волны в плазме пропадают. Установлены условия существования поверхностных волн в плазме с плавными границами.4. Впервые учтено влияние внешнего магнитного поля на комплексныеспектры частот поверхностных волн плазменного полупространства и плазменного слоя с плавными границами.Практическая ценность результатовРазработанная в диссертационной работе теория поверхностных волн в5плазме с плавными границами для различных геометрий в отсутствии и при наличии внешнего магнитного поля, может быть использована:- при решении прикладных задач плазменной СВЧ-электроники (постановкановых экспериментов и обсуждение имеющихся экспериментальных данных);- при теоретическом исследовании резонансных взаимодействий волна-частица,обусловленных пространственной неоднородностью плотности плазмы;-при разработке новых теоретических курсов и практических задач по физикеплазмы и плазменной СВЧ-электронике.Достоверность результатовДостоверность результатов диссертационной работы доказывается тем,что они были получены с использованием современных математических методов, вычислительных средств и программного обеспечения.

Кроме того, достоверность аналитических результатов доказывается их сравнением с результатами численных расчетов, а также соответствием полученных результатов в предельных случаях. Полученные результаты находятся в соответствии с результатами, известными из литературных источников.Публикация и апробация работыПо материалам диссертационной работы опубликовано четыре статьи[А1-А4] в научных журналах из перечня ВАК.Результаты исследований докладывались и опубликованы в материалахXLIII Международной конференции по физике плазмы и управляемому термоядерному синтезу, г. Звенигород, 8-12 февраля 2016 г. [А5].Результаты работы также докладывались на конференциях «Ломоносов2008» [A6] и «Ломоносов-2009» [A7], на семинарах по физике плазмы на кафедре физической электроники МГУ им.

М.В. Ломоносова и на семинаре теоретического отдела в ИОФ РАН им. А.М. Прохорова.Личный вклад автораВсе результаты, представленные в диссертационной работе, получены6лично автором, либо при его непосредственном активном участии. Авторомосуществлялись: аналитические расчеты, разработка программ для численногорешения поставленных задач, анализ полученных результатов. Совместно с научным руководителем диссертант непосредственно участвовал в постановке задач, написании научных статей, обсуждении научных результатов, подготовкеи представлении докладов на научных конференциях.

Значительная часть результатов исследований докладывалась лично автором.Структура и объем работыДиссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Объем диссертации – 115 страниц, включая 35 рисунков. Список литературы насчитывает 85 наименований.Краткое содержание работыВо введении дан краткий обзор литературы, относящейся к теме диссертационной работы, обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы ее цели и задачи, перечислены основные результаты, выносимые на защиту,дано краткое описание диссертационной работы.Глава 1 имеет обзорный характер.

В ней на основе известных литературных источников рассмотрены поверхностные волны в плазме с резкими границами, как в отсутствие, так и при наличии внешнего магнитного поля в плоскойи цилиндрической геометриях. Изложены методы получения дисперсионныхуравнений поверхностных волн и приведены основные частотные спектры. Материал данной главы используется в дальнейшем при исследовании поверхностных волн в плазме с плавными границами.

Под плавной границей плазмы понимается та непрерывная область изменения пространственной координаты x ,в пределах которой плотность плазмы изменяется от некоторого минимальногодо некоторого максимального значения.Глава 2 посвящена поверхностным волнам в плазме с плавными границами. Рассмотрен плоский слой холодной электронный плазмы неоднородныйвдоль оси x и однородный в направлении координатной оси z .

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов диссертации