Диссертация (1149874), страница 22
Текст из файла (страница 22)
Также была рассчитана отклоняющая сила. Было показано,что она направлена к границе структуры, а в ультрарелятивистском случае вдвое превышаеттормозящую силу.114ЗаключениеВ настоящей диссертации был рассмотрен ряд задач об излучении пучков заряженных частиц,движущихся с постоянной скоростью в присутствии планарных и объёмных структур изпараллельных проводников с малым периодом. Главное внимание уделялось анализувысоконаправленного (нерасходящегося) излучения, генерируемого на таких структурах. Вовсех ситуациях в основном рассматривались пучки с конечной диной и малым поперечнымразмером.В первой главе рассматривалось поле излучения пучка при его движении в присутствиибесконечной или полубесконечной планарной системы параллельных проводников.
Дляописания системы использовался метод усреднённых граничных условий.Было показано, что при движении параллельно планарной структуре поле излучениясостоит только из поверхностных волн, которые распространяются вдоль проводов соскоростью света в вакууме и возбуждаются при любой скорости пучка. Пространственноераспределение полей этих волн не меняется в процессе их распространения. При этомколичество поверхностных волн зависит от взаимного расположения проволочной структуры итраектории пучка. Если проекция пучка на плоскость структуры попадает в область,занимаемую проводами, то возбуждаются две симметричные поверхностные волны.
Приналичии у сетки края одна из этих волн отражается от него, а также возбуждается ещё однаповерхностная волна, которая убывает с ростом расстояния от пучка до края. Если проекцияпучка на плоскость структуры не попадает в область, занимаемую проводами, то возбуждаетсятолько последняя из упомянутых поверхностных волн. Сделанные оценки потерь энергии наизлучение показывают, что обычно потери незначительны по сравнению с запасом энергии длярелятивистских электронных пучков.Проанализировано волновое поле пучка, пересекающего плоскость проводов. Оно,помимо поверхностных волн, содержит объёмную часть поля излучения.
Поверхностные волныимеют схожие с предыдущим случаем свойства: они распространяется вдоль проводов соскоростью света в вакууме, являются беспороговыми по скорости пучка, а пространственноераспределение их полей не меняется в процессе распространения. Если пучок пересекаетбесконечную структуру, то возбуждаются две симметричные поверхностные волны. Если пучокдвижется мимо края полубесконечной структуры, то имеется единственная поверхностнаяволна, убывающая с ростром расстояния от границы до пучка. Объёмное дифракционноеизлучение на полубесконечной сетке отличается от переходного излучения на бесконечнойсетке асимметрией диаграммы направленности относительно плоскости, ортогональной сетке, атакже присутствием излучения в направлении движения пучка.В качестве объёмной периодической структуры рассматривался так называемыйпроволочный метаматериал. Если расстояние между проводами такого материала мало посравнению с характерными длинами электромагнитных волн, то его можно описывать припомощи эффективных макроэлектродинамических параметров, входящих в тензордиэлектрической проницаемости.
Такая «эффективная среда» обладает частотной ипространственной дисперсией.Проанализировано полное поле пучка заряженных частиц в том случае, если он движетсяв присутствии проволочного метаматериала ортогонально проводам. Оно разделяется на«квазикулоновскую» и волновую составляющие. Волновое поле представляет собой объёмноеизлучение, распространяющееся вдоль проводов со скоростью света в вакууме. Как и115поверхностные волны на планарных структурах, поле излучения в метаматериале не изменяетсвоего пространственного распределения в процессе распространения. Оно может бытьиспользовано для определения не только продольных, но и поперечных размеров пучков.Если пучок движется вдоль границы метаматериала, то волновое поле убывает с ростомрасстояния от пучка до границы.
Потери на излучение превышают потери при движении вдольпланарной структуры, но, для типичных релятивистских пучков, остаются незначительными посравнению с кинетической энергией пучка. При движении вдоль границы полубесконечногометаматериала пучок испытывает не только тормозящую, но и отклоняющую силу, причём дляультрарелятивистских зарядов последняя вдвое больше первой.Многочисленные построенные в работе распределения компонент поля и плотностипотока энергии поверхностных волн (на планарных структурах) и объёмного излучения (впроволочных метаматериалах) показывают, что эти распределения отражают размеры и, вопределённой степени, форму пучков частиц. Вследствие этого они могут применяться дляопределения размеров и формы пучков, а также для нахождения скорости их движения.116Список литературы[1]Черенков П. А.
Видимое свечение чистых жидкостей под действием -радиации // ДАНСССР. 1934. Т.2. № 8. С.451–454.[2]Вавилов С. И. О возможных причинах синего -свечения жидкостей // ДАН СССР. 1934.Т.2. № 8. С.457–461.[3]Тамм И. Е., Франк И. М. Когерентное излучение быстрого электрона в среде // ДАНСССР. 1937. Т.14. № 3. С.107–112.[4]Черенков П. А.
Излучение частиц сверхсветовой скорости и некоторые примененияэтого излучения в экспериментальной физике // УФН. 1959. Т.68. № 3. С.377–386.[5]Тамм И. Е. Общие свойства излучения, испускаемого системами, движущимися сосверхсветовыми скоростями, и некоторые приложения к физике плазмы // УФН. 1959.Т.68.
№ 3. С.387–396.[6]Франк И. М. Оптика источников света, движущихся в преломляющих средах // УФН.1959. Т.68. № 3. С.397–415.[7]Гинзбург В. Л. Излучение электрона, движущегося с постоянной скоростью в кристалле// ЖЭТФ. 1940. Т.10. С.608–613.[8]Гинзбург В. Л. Квантовая теория сверхсветового излучения электрона, равномернодвижущегося в среде // ЖЭТФ. 1940. Т.10. С.589–595.[9]Тамм И. Е., Франк И. М. Излучение электрона при равномерномпреломляющей среде // Труды ФИАН СССР. 1944. Т.2. № 4. С.63–68.движениив[10] Ситенко А. Г. Эффект Черенкова в ферродиэлектрике // ЖТФ.
1953. Т.23. № 12. С.2200–2204.[11] Иваненко Д. Д., Цытович В. Н. К теории потерь энергии заряженных частиц припрохождении ферромагнетика // ЖЭТФ. 1955. Т.28. №. 3. С.291–296.[12] Collins G. B., Reiling V. G. Čerenkov Radiation // Phys. Rev. 1938. V.54. P.499–503.[13] Fermi E. The Ionization Loss of Energy in Gases and in Condensed Materials // Phys. Rev.1940. V. 57. P. 485–493.[14] Halpern O., Hall H. Energy Losses of Fast Mesotrons and Electrons in Condensed Materials //Phys. Rev.
1940. V.57. P.459–460.[15] Halpern O., Hall H. The Ionization Loss of Energy of Fast Charged Particles in Gases andCondensed Bodies // Phys. Rev. 1948. V.73. P.477–486.[16] Sternheimer R. M. The Energy Loss of a Fast Charged Particle by Čerenkov Radiation // Phys.Rev. 1953. V.91. P.256–265.117[17] Sternheimer R. M. The Energy Loss of a Fast Charged Particle by Čerenkov Radiation // Phys.Rev.
1954. V.93. P.1434–1437.[18] Wyckoff H. O., Henderson J. E. The Spatial Asymmetry of Cerenkov Radiation as a Function ofElectron Energy // Phys. Rev. 1943. V.64. P.1–6.[19] Агранович В. М., Пафомов В. Е., Рухадзе А. А. О черенковском излучении электрона,движущегося в среде с пространственной дисперсией // ЖЭТФ. 1959. Т.36. № 1. С.238–243.[20] Коломенский А. А. Излучение Черенкова и поляризационные потери в одноосномкристалле //ДАН СССР.
1952. Т.86. № 6. С.1097–1099.[21] Левин М. Л. К теории эффекта Черенкова // ЖЭТФ. 1950. Т.20. № 4. С.381–383.[22] Пафомов B. E. Излучение Черенкова в анизотропных ферритах // ЖЭТФ. 1956. Т.30. № 4.С.761–765.[23] Коломенский А. А. Эффект Черенкова в гиротропной среде // ЖЭТФ. 1953. Т.24. С. 167–175.[24] Каганов М. И. Движение заряженной частицы в анизотропном диэлектрике с осевойсимметрией //ЖТФ. 1953. Т. 23. С.507–513.[25] Ситенко А. Г., Каганов М. И., О потерях энергии на черенковское излучение в кристалле//ДАН СССР. 1955. Т.100. № 4.
С.681–683.[26] Франк И. М. Излучение Вавилова-Черенкова: вопросы теории. М.: Наука, 1988. 288 с.[27] Джелли Дж. Черенковское излучение и его применения. М.: Изд. Иностр. лит., 1960. 335 с.[28] Зрелов В. П. Излучение Вавилова–Черенкова и его применение в физике высоких энергий.Ч. 1, 2. М.: Атомиздат, 1968. Ч.1, 274 с. Ч.2, 302 с.[29] Болотовский Б. М.
Теория эффекта Вавилова–Черенкова // УФН. 1957. Т.62. № 3. С.201–246.[30] Болотовский Б. М. Теория эффекта Вавилова–Черенкова (III) // УФН. 1961. Т.75. № 2.С.295–350.[31] Бинон Ф. и др. Черенковские детекторы и их применение в науке и технике. М.: Наука,1990. 149 c.[32] А.В.Тюхтин. Электромагнитное излучение заряженной частицы,изотропной среде. СПб: Изд. СПб гос. университет, 2004. 48с.движущейсяв[33] Afanasiev G.
N. Vavilov-Cherenkov and Synchrotron Radiation: Foundations and Applications.Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, 2004, 491 с.[34] Tamm Ig. Radiation emitted by uniformly moving electrons // J. Phys. USSR. 1939. V.1. No.5–6.P.439–454.118[35] Afanasiev G. N., Kartavenko V. G. Radiation of a point charge uniformly moving in a dielectricmedium. // J. Phys. D. 1998. V.31. P.2760–2776.[36] Tyukhtin A.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
