Оглавление
Введение 6
1 Аналитические и численные модели электронно-волновых систем со сверхкритическими токами во внешних магнитных полях 27
1.1 Введение.....................................................27
1.2 Модель пучковой среды с виртуальным катодом. Общие замечания ............................................................30
1.3 Самосогласованная модель слаборелятивистской пучковой системы с виртуальным катодом 35
1.3.1 Основные уравнения слаборелятивистской пучковой системы с виртуальным катодом...................................36
1.3.2 Численная модель слаборелятивистского генератора с виртуальным катодом...........................................42
1.3.3 Моделирование СВЧ вывода энергии генератора............48
1.4 Самосогласованная модель релятивистской и ультрареляти-
вистской пучковой системы с виртуальным катодом..............50
1.4.1 Основные уравнения релятивистской и ультрареляти-вистской пучковой системы с виртуальным катодом ... 51
1.4.2 Численная модель релятивистского генератора с виртуальным катодом ...............................................54
2
1.4.3 Вычислительный алгоритм. Общие замечания...............61
1.5 Выводы.......................................................63
2 Механизмы формирования виртуального катода и критические токи нерелятивистских и релятивистских электронных потоков во внешних магнитных полях 65
2.1 Введение.....................................................65
2.2 Механизмы формирования виртуального катода в системе с экранированным от внешнего магнитного поля источником электронов ......................................................69
2.2.1 Критические токи слаборелятивистского сплошного цилиндрического электронного потока.....................69
2.2.2 Критические токи слаборелятивистского трубчатого цилиндрического электронного потока ....................81
2.3 Механизмы формирования виртуального катода в системе с пеэкранированным от внешнего магнитного поля источником электронов ......................................................95
2.3.1 Критические токи слаборелятивистского трубчатого цилиндрического электронного потока.....................96
2.3.2 Критические токи ультрарелятивистского трубчатого электронного потока.........................................104
2.4 Выводы......................................................121
3 Нелинейная динамика виртуального катода и образование структур в интенсивном электронном потоке во внешнем однородном магнитном поле 123
3.1 Введение....................................................123
3
3.2 Нелинейная динамика и хаотизация колебаний виртуального катода в трубчатом электронном потоке во внешнем однородном магнитном поле................................................125
3.2.1 Нелинейная динамика виртуального катода при изменении величины внешнего однородного магнитного поля и тока пучка....................................................126
3.2.2 Анализ физических механизмов смены режимов динамики виртуального катода при изменении величины внешнего однородного магнитного поля и тока пучка . . 131
3.3 Влияние экранировки источника электронов от внешнего однородного магнитного поля на нелинейную динамику виртуального катода в трубчатом электронном потоке.........................144
3.4 Выводы.......................................................150
4 Исследование широкополосной хаотической генерации и оптимизация её параметров в низковольтном виркаторе с магнитной периодической фокусирующей системой 154
4.1 Введение.....................................................154
4.2 Оптимизация магнитной периодической фокусирующей системы низковольтного виркатора и исследование его нелинейной динамики в отсутствии начального разброса электронов по скоростям и углам влета ..............................................158
4.2.1 Динамика выходного излучения и физические процессы
в низковольтном виркаторе с неоднородным магнитным полем в области формирования виртуального катода . . 159
4
4.2.2 Физическая оптимизация процессов в низковольтном виркаторе с внешней магнитной системой с целью достижения оптимальных спектральных характеристик выходного широкополосного СВЧ излучения......................169
4.2.3 Оптимизации параметров низковольтного виркатора для достижения максимальной выходной могцности излучения .....................................................177
4.3 Исследование влияния начального разброса электронов по скоростям и углам на нелинейную динамику виртуального катода
и на характеристики генерации приборов на виртуальном катоде 189
4.3.1 Влияние начального разброса электронов по скоростям
и углам на характеристики выходного излучения . . . .190
4.3.2 Физические процессы, приводящие к подавлению колебаний виртуального катода при увеличении степени начального разброса электронов по скоростям..............195
4.4 Выводы.......................................................198
Заключение 200
А Электромагнитный код для моделирования и оптимизации физических процессов в генераторах с электронной обратной связью 211
А.1 Разработка полностью электромагнитного кода для моделирования и оптимизации физических процессов в генераторах с
электронной обратной связью.................................211
А.2 Тестирование разработанного полностью электромагнитного кода для моделирования и оптимизации физических процессов в генераторах с электронной обратной связью......................221
Введение
Актуальность исследуемой проблемы.
Исследование нелинейных нестационарных процессов, происходящих в распределенных электронно-волновых системах, содержащих потоки заряженных частиц, является одной из актуальных задач современной радиофизики и нелинейной теории колебаний и воли ввиду своей очевидной связи с такими фундаментальными проблемами как возникновение пространственно-временных хаотических колебаний и образование диссипативных структур в пространственно-распределенных активных средах [1-10].
Одновременно, данная проблема тесно связана с такой актуальной задачей радиофизики и СВЧ электроники больших мощностей, как создание фундаментальных основ теории пучковых генераторов и усилителей большого уровня мощности, для которых характерны сложные нелинейные режимы поведения, включая пространственно-временной хаос [5,11-13]. Решение подобных задач невозможно без детальных теоретических исследований и численного моделирования особенностей физических процессов, протекающих при взаимодействии пучков заряженных частиц с электромагнитными нолями, а также без использования современных методов анализа, разработанных в нелинейной динамике и теории динамического хаоса [14].
Одним из важных направлений исследований при решении поставленных задач является изучение колебательных и волновых процессов в интенсивных потоках заряженных частиц, возникающих под влиянием собствен-
ных высокочастотных полей (полей пространственного заряда) и приводящих к образованию минимума потенциала (виртуального катода) в пространстве дрейфа [13,15-19]. Сложная колебательная динамика в таких системах возникает в результате развития различных неустойчивостей, среди которых особый интерес вызывают апериодические неизлучательные неустойчивости Пирса и Бурсиана [20-23], приводящие к формированию виртуального катода (ВК) в интенсивном пучке со сверхкритическим током. При этом отражение части электронов от ВК обратно к плоскости инжекции приводит к появлению нестационарной нелинейной динамики [13,17] и совершать сложные пространственно-временные колебания, включая хаотические осцилляции [12,18,24-34]. Подобные режимы интересны как с фундаментальной точки зрения, т.к. позволяют исследовать сложную самосогласованную динамику интенсивного пучка заряженных частиц в собственном поле пространственного заряда, так и с прикладной точки зрения, позволяя создать источники мощного СВЧ излучения па основе электронного потока с ВК (13,18,31,35].
В настоящее время наблюдается активизация исследований в области радиофизики, физики плазмы и электроники больших мощностей, прежде всего, в связи с разработкой мощных широкополосных генераторов СВЧ излучения на виртуальном катоде (так называемых, виркаторов [15,18,35]) для целей изучения электромагнитной совместимости, СВЧ-иагрева плазмы, импульсной радиолокации, радиопротиводействия, информационно-телекоммуникационных систем передачи и обработки информации па основе идей динамического хаоса и т.д. [18,36-41]. Другим не менее важным активно развивающимся направлением практического использования релятивистских пучков с ВК является ускорение ионов, в котором также достигнуты определенные успехи [42].
7
Уже первые эксперименты и численные расчеты показали, что пучковые системы с ВК характеризуются сложными многочастотными режимами колебаний и высоким уровнем мощности выходного СВТ1 излучения [19/31, 34,43]. Однако несмотря на большое число теоретических и экспериментальных работ по виркаторам и их модификациям (например, редитрон, виртод, виркатор-клистрон) [18,28,30,31,35,44-46], говорить о полном понимании сложных нелинейных процессов, включая возникновение шумоподобных хаотических колебаний, типичных для систем с ВК, пока преждевременно. Многие важные вопросы и задачи остаются неисследованными. Так, практически не изучено влияние величины и конфигурации внешнего магнитного поля на динамику пучковых систем в режимах формирования ВК.
Одной из первых работ, посвященных изучению влияния внешнего магнитного поля на характеристики колебаний ВК в релятивистском пучке-, была работа [47], в которой были получены экспериментальные зависимости мощности и частоты СВЧ излучения виркатора от величины внешнего магнитного поля. Позднее аналогичные экспериментальные исследования проводились в работах [48-50], которые также показали сильное влияние внешнего магнитного поля на характеристики СВЧ излучения ВК.
Полученные экспериментальные данные были подтверждены результатами численного моделирования. В работе [51] с помощью численного моделирования с использованием релятивистского электромагнитного кода «КАИАТ» рассматривалась динамика ВК в трубчатом электронном потоке при малом магнитном поле. Было обнаружено, что в этом случае наблюдаются значительные пульсации проходящего пучка за плоскостью ВК, которые оказывают сильное влияние на характеристики СВЧ излучения в моделируемой системе. В работе [52] с использованием релятивистского электромагнитного кода «МАСІС» было проведено исследование влияния внешнего магнит-
ного поля на КПД виркатора и обнаружено, что с увеличением магнитного поля КПД хмонотонно уменьшается, асимптотически стремясь к постоянной величине. Аналогичные результаты были получены в работе [53], где был выявлен физический механизм подобного поведения КПД в зависимости от величины магнитного поля. В работах [54,55] проводилось исследование влияния внешнего магнитного поля на критический (предельный вакуумный) ток сплошного слаборелятивистского электронного потока.
Таким образом, из анализа опубликованных работ становится очевидным, что динамика пучковых систем в режимах с формированием нестационарного ВК существенно зависит от величины и конфигурации внешнего приложенного к системе магнитного поля. Однако систематического исследования данных вопросов не проводилось, поэтому процессы, происходящие в пучках заряженных частиц с ВК при изменении фокусирующего пучок внешнего магнитного поля, до сих пор остаются плохо изученными и несистематизированными. Также остается открытым важный вопрос о влиянии внешнего магнитного ноля на условия формирования ВК в электронных пучках различных конфигураций или. другими словами, на критические токи электронных потоков, при которых в системе возникает ВК.
Понимание обозначенных вопросов позволит продвинуться в изучении электронно-волновых систем с ВК, что является, как было отмечено выше, важной и актуальной задачей современной радиофизики и СВЧ электроники больших мощностей в плане создания, экспериментального исследования и оптимизации конструкций различных электронных устройств (устройств коллективного ускорения ионов колеблющимся ВК, виркаторов, плазменных генераторов импульсов сверхмощного электромагнитного излучения на ВК, отражательных триодов и т.д.).
9
Следует также отметить, что остается неизученным влияние к
слож-
ную динамику систем с ВК ряда факторов, значимых для прак,п^зі:ЧЄСКИХ
применений: влияние неоднородности внешних магнитных полей, о
,давае-
мых реальными магнитными системами (например, магнитной 1С~
ской фокусирующей системой), влияние релятивистских эффектов, рование источника электронов от внешнего магнитного поля, влияние кого разброса электронов по скоростям и углам инжекции, неодном системы, влияние отражений и др. Поэтому необходимо детальное
ческое и численное исследование нелинейных нестационарных прои>
. =»г».СОН в
пучках заряженных частиц с ВК с учетом упомянутых выше фактора
кое систематическое изучение процессов поо ^
• роисходящих в системах на.- ВК во
обінг^і г,йХ за-
=^се поз-
внешних магнитных полях, позволит продвинуться в понимании коиомерностей сложной динамики в распределенных системах, а та
волит разработать методы управления характеристиками сложной диезе (спектральным составом, мощностью, шириной полосы генерации) ра
-а.мики
ленных электронно-волновых систем с виртуальным катодом и направ их оптимизации.
Цель диссертационной работы состоит в исследовании в величины и конфигурации внешних магнитных полой на условия и м мы формирования виртуального катода в различных виркаторных сисг^ нелинейную динамику электронного потока с виртуальным катодом, а. "—-в выявлении физических процессов, приводящих к возникновению ело хаотического поведения виртуального катода в виркаторах.
Для достижения этой цели в диссертационной работе решены с ющие задачи.
1. Разработаны аналитические и численные модели; на их оси о здаиы программы для численного моделирования нелинейных нестаїуксг
:г^_яеду-
ных процессов в интенсивных электронных потоках с виртуальным катодом (ВК), как для слаборелятивистских, так и для релятивистских и ультрареля-тивистских систем, с учетом различных значимых факторов (разброс электронов по скоростям, экранирование источника электронов от внешнего магнитного поля и др.).
2. Исследовано влияние величины внешнего однородного магнитного поля на механизмы и условия формирования ВК (критические токи) в сплошном и трубчатом электронных потоках при различной степени экранирования источника электронов от внешнего магнитного поля.
3. Изучено влияние релятивистских эффектов в системе на механизмы и условия формирования ВК в электронных потоках во внешнем однородном фокусирующем магнитном поле.
4. Исследованы процессы образования структур и особенности нелинейной динамики релятивистского электронного потока с ВК (в том числе, его сложного хаотического поведения), находящегося во внешнем однородном магнитном поле, и влияние на эти процессы тока пучка и внешнего магнитного поля.
5. Изучено влияние степени экранирования источника электронов от внешнего однородного магнитного поля на нелинейную динамику ВК.
6. Исследовано влияние внешнего неоднородного магнитного поля на характеристики генерации (частота, спектральный состав, мощность) низковольтной системы с ВК; изучены физические причины данного влияния.
7. Проведена физическая оптимизация магнитной периодической фокусирующей системы низковольтного виркатора и процессов в нем для достижения оптимальных спектральных характеристик выходного широкополосного СВЧ излучения и максимальной выходной мощности излучения.
11
8. Исследовано влияние начального разброса электронов по скоростям и углам на динамику ВК и на характеристики генерации виркатора.
Обоснование и достоверность полученных в работе численных результатов подтверждается их воспроизводимостью, совпадением с данными аналитических исследований, отсутствием противоречий с известными экспериментальными результатами, обоснованным выбором численных схем и их параметров.
Научная новизна. В диссертации получены следующие новые научные результаты:
• Впервые проведено систематическое исследование механизмов и условий формирования ВК в слаборелятивистских сплошном и трубчатом электронных потоках, находящихся во внешнем однородном магнитном поле, при различной степени экранирования источника электронов от внешнего магнитного поля в рамках двумерной самосогласованной релятивистской, численной модели, основанной на решении системы уравнений Пуассона-Власова. Получены характерные зависимости критических токов сл&бореяя-тивистских электронных пучков от величины внешнего магнитного ПОЛЯ при различных параметрах электронного потока и системы в целом.
Показано, что характерный вид данных зависимостей обусловлен конкуренцией продольного и поперечного типов динамики пространственных) заряда в области ВК при изменении величины внешнего однородного магнитного поля.
• Выявлено характерное поведение зависимостей критически* токов ультрарелятивистских электронных потоков от величины внешнего однородного магнитного поля. Показано, что данное поведение зависимостей обусловлено влиянием собственных магнитных полей релятивистского потока на
механизмы формирования ВК в системе. В результате действия собственных
12
магнитных полей потока и обусловленной данными полями силы Лоренца, у частиц потока появляются азимутальные компоненты скорости, т.е. пучок начинает вращаться вокруг оси симметрии системы как единое целое. За счет действия центробежной силы на вращающиеся электроны в пространстве дрейфа в пучке образуется вихревая электронная структура. Обнаруженная неустойчивость, приводящая к потере аксиальной симметрии потока, способствует формированию ВК и, как следствие, уменьшению величины критического тока пучка, т.к. обусловленное неустойчивостью вращение потока и последующее образование вихревой структуры создают лучшие условия для разброса и отражения частиц из области вихревой структуры обратно к плоскости инжекции. Показано, что данный эффект наиболее ярко проявляется при небольших величинах внешнего магнитного поля и высоких энергиях инжектируемого пучка.
• Впервые исследовано влияние величины внешнего однородного магнитного поля на нелинейную динамику ВК в цилиндрических трубчатых электронных потоках в случае неэкранированного от внешнего магнитного поля источника электронов, а также изучена эволюция сложных пространственно-временных колебаний пространственного заряда в системах с В К (виркаторах) при изменении внешнего однородного магнитного ноля. При этом обнаружено, что существует возможность перестройки режимов динамики ВК от регулярных до хаотических широкополосных колебаний. Показано, что хаотизация колебаний ВК связана с возникновением вторичных электронных структур в потоке по отношению к основной электронной структуре — ВК. Впервые изучено влияние экранировки источника электронов от внешнего однородного магнитного поля на нелинейную динамику ВК.
13
• Впервые исследовано влияние внешнего неоднородного магнитного поля (в частности, фокусирующего магнитного поля, создаваемого магнитной периодической фокусирующей системой) на характеристики генерации низковольтной системы с ВК. При этом обнаружено, что в такой системе существует возможность перестройки режимов динамики ВК от регулярных до хаотических широкополосных колебаний. Впервые изучены механизмы ха-отизации колебаний ВК в низковольтной виркаторной системе с внешним неоднородным магнитным полем, приводящие к усложнению динамики виркаторной системы и к появлению многочастотного спектра излучения генератора. Показано, что хаотизация колебаний ВК в данном случае обусловлена формированием вторичных электронных структур в потоке под влиянием внешнего неоднородного магнитного поля и возникающей в таком поле магнитной ловушки.
• Впервые проведена физическая оптимизация параметров магнитной периодической фокусирующей системы низковольтного виркатора для достижения оптимальных спектральных характеристик выходного широкополосного СВЧ излучения и максимальной выходной мощности излучения. Показано, что условия, накладываемые на оптимизацию генератора с электронной обратной связью, связанные с максимальной выходной мощностью и максимальной шириной полосы выходного излучения, являются несовместимыми. Максимальная выходная мощность в системе с одним кольцевым магнитом реализуется при сравнительно узкой полосе генерируемых частот. Увеличение магнитного поля или увеличение числа периодов магнитной периодической фокусирующей системы, при которых спектр выходного излучения расширяегся и становится менее изрезанным, сопровождается резким уменьшением интегральной мощности СВЧ излучения, которая уменьшается в 2-3 раза по сравнению со случаем периодической генерации.
14
Личный вклад. Основные результаты диссертации получены лично автором. В большинстве совместных работ автором выполнены все численные и аналитические расчеты. Постановка задач, разработка методов их решения, объяснение и интерпретация результатов были осуществлены совместно с научным руководителем и другими соавторами научных работ, опубликованных соискателем.
Научная и практическая значимость диссертационной работы состоит в том, что полученные в ней результаты могут найти применение при решении задач, связанных с разработкой новых и оптимизацией существующих пучково-плазменных устройств для генерации сверхширокоиолосных хаотических СВЧ колебаний, мощных импульсов СВЧ электромагнитного излучения и ускорения ионов на основе интенсивных пучков заряженных частиц с виртуальным катодом. Анализ физических процессов, приводящих к усложнению динамики в пучково-плазменных системах с виртуальным катодом,-находящихся во внешних магнитных полях, позволяет дать обоснованные рекомендации специалистам, проектирующим приборы с виртуальным катодом, по достижению необходимых выходных характеристик данных устройств.
В частности, одной из важных решаемых в диссертационной работе в данном направлении задач является разработка оптимальной фокусирующей магнитной системы для генератора на виртуальном катоде (в том числе, и с учетом начального разброса электронов по скоростям), которая позволит достигнуть оптимальных спектральных характеристик выходного широкополосного СВЧ излучения и максимальной мощности выходного излучения. Данная задача имеет несомненный прикладной интерес, однако, существует и значительная фундаментальная ценность понимания влияния внешнего
неоднородного магнитного поля на формирование и динамику виртуального
15
катода в электронном потоке. Внешнее магнитное поле можно рассматривать как некоторый управляющий фактор, которым можно влиять на поведение нелинейной активной среды, в частности, управляя процессами образования и взаимодействия электронных структур (электронных сгустков) в пространстве взаимодействия.
Волее того, результаты, полученные при теоретическом и численном изучении нелинейной динамики ВК во внешнем однородном магнитном поле и широкополосной хаотической генерации в системах с виртуальным катодом, обусловленной данной динамикой, также открывают дополнительные перспективы оптимизации существующих источников хаотического СВЧ-сигнала, основанных на использовании электронных потоков с ВК во внешнем однородном фокусирующем магнитном поле.
Исследования, проведенные для ультрарелятивистских виркаторных систем, помогут, в свою очередь, корректно учитывать релятивистские эффекты при разработке и конструировании мощных релятивистских генераторов на ВК во внешнем однородном магнитном поле.
Вместе с тем, решение поставленных в диссертации задач имеет большое фундаментальное значение, так как модели распределенных систем, содержащих электронные потоки, взаимодействующие с электромагнитными полями, являются одними из базовых для современной радиофизики, физики плазмы, а также нелинейной теории колебаний и волн. Поэтому полученные в диссертации результаты позволяют продвинуться в понимании таких проблем как возникновение динамического хаоса и его связи с формированием и взаимодействием пространственно-временных структур в распределенных нелинейных системах электронно-плазменной природы, демонстрирующих пространственно развитый хаос. Таким образом, полученные результаты
16
важны для создания общей теории колебаний и волн в распределенных автоколебательных системах.
Указанная проблема тесно связана с такими фундаментальными проблемами, как возникновение турбулентности и образование диссипативных структур в пространственно-распределенных плазменных средах. Данные задачи возникают при анализе поведения многих пучково-плазменных систем, в частности, анализе процессов при взаимодействии потоков заряженных частиц с плазмой в приборах и устройствах ускорения ионов и электроники больших мощностей, при изучении нелинейных явлений в газовых разрядах, процессов при развитии различных неустойчивостей в плазменных диодах и Т.д.
При выполнении диссертационной работы предложен ряд решений, которые защищены патентами Российской Федерации, позволяющих улучшить характеристики источников шумоподобных сигналов СВЧ диапазона вирка-торного типа.
Результаты диссертационной работ!,I внедрены в учебный процесс в Саратовском государственном университете на факультете нелинейных процессов по специальности 010801 Радиофизика и электроника и по направлению подготовки бакалавров по направлению 010800 Радиофизика. Результаты диссертации были использованы при выполнении ряда НИР и научцых грантов.
Основные результаты и выводы
1. Получены характерные зависимости критических токов электронных пучков различной геометрии от величины внешнего однородного магнитного поля при различных параметрах электронного потока и системы в целом.
17
2. Обнаружен физический эффект, отвечающий за характерное поведение зависимостей критического тока ультрарелятивистского трубчатого электронного пучка от величины внешнего однородного магнитного поля, обусловленный влиянием собственных магнитных полей релятивистского потока на механизмы формирования ВК в системе. Показано, что данный эффект приводит к образованию вращающейся вихревой электронной структуры в потоке, которая способствует формированию ВК и, как следствие, уменьшению величины критического тока пучка.
3. Обнаружено, что существует’ возможность перестройки режимов динамики ВК в потоках от регулярных до хаотических широкополосных колебаний путем изменения величин внешнего однородного магнитного поля и тока пучка. Показано, что хаотизация колебаний ВК связана с возникновением вторичных электронных структур в потоке по отношению к основной электронной структуре — ВК. Изучено влияние экранировки источника электронов от внешнего однородного магнитного поля на нелинейную динамику ВК.
4. Показано, что изменение параметров внешнего неоднородного магнитного поля приводит к сильной перестройке режимов динамики ВК в низковольтной виркаторной системе, в том числе к установлению режима хаотической генерации прибора.
0. Проведена оптимизация конфигурации внешнего неоднородного магнитного поля в низковольтном виркаторе для достижения оптимальных спектральных характеристик выходного широкополосного СВЧ излучения и максимальной выходной мощности излучения.
Основные положения, выносимые на защиту.
1. С ростом величины индукции внешнего однородного магнитного поля наблюдается конкуренция поперечной (движение к боковой стенке или
18
к оси симметрии пространства дрейфа) и продольной (движение вдоль оси симметрии системы) динамики пространственного заряда в области виртуального катода в нерелятивистских и слаборелятивистских электронных потоках; следствием этого является то, что величина критического тока монотонно уменьшается, а затем незначительно увеличивается, асимптотически приближаясь к постоянному значению, с ростом величины индукции внешнего однородного магнитного поля.
2. Значительное влияние на условия и механизмы формирования виртуального катода в ультрарелятивистских электронных потоках оказывают собственные магнитные поля пучка, приводящие к характерному виду зависимостей критического тока ультрарелятивистского электронного потока от величины индукции внешнего однородного магнитного поля, который заключается в том, что при малых значениях внешнего магнитного поля наблюдается область увеличения критического тока пучка с ростом индукции внешнего магнитного ноля, сменяющаяся его монотонным уменьшением и насыщением на постоянном уровне.
3. Изменение величин индукции внешнего однородного магнитного поля и тока пучка приводит к перестройке режима динамики электронного потока с виртуальным катодом, в частности, к хаотизации колебаний виртуального катода в системе, механизм которой обусловлен образованием и взаимодействием в пучке электронных структур: виртуального катода и вторичных но отношению к нему электронных сгустков. Переход от хаотических режимов колебаний виртуального катода к периодическим связан с разрушением вторичных электронных структур в потоке.
4. РЬменение положения в пространстве одного кольцевого магнцта или увеличение числа магнитных колец при использовании магнитной периодической фокусирующей системы в низковольтном виркаторе приводит к
19
возникновению дополнительных электронных структур в потоке, взаимодействие между которыми, в свою очередь, хаотизирует колебания пространственного заряда пучка и, как следствие, приводит к расширению полосы частот, генерируемых низковольтным виркатором, до 1—1.5 октавы.
Апробация работы и публикации. Настоящая диссертационная работа выполнена на кафедре электроники, колебаний и волн факультета нелинейных процессов и в НИИ естественных наук (отделение физики нелинейных систем) СГУ.
Материалы диссертационной работы использовались при выполнении НИР, выполняемой в рамках аналитической ведомственной целевой программы “Развитие научного потенциала высшей школы“ на 2009-2011 годы; НИР, выполняемых в рамках Федеральной целевой программы “Научные и научнопедагогические кадры инновационной России” на 2009-2013 годы (номера государственных контрактов: №№ П365, П955, П509, Г11155, П2592); проектов Российского фонда, фундаментальных исследований (гранты 0G-02-72007, 08-02-90002, 09-02-00255, 10-02-90002, 11-02-90580); Президентской программы поддержки ведущих научных школ РФ (проекты НШ-355.2008.2 и HIII-3407.2010.2).
Представленные результаты неоднократно докладывались на различных семинарах и конференциях Всероссийского и Международного уровня, среди которых: VIII и IX Международные школы-семинары “Хаотические автоколебания и образование структур” ХАОС-2007 и ХАОС-2010 (Саратов, октябрь 2007; октябрь 2010), XIV и XV Всероссийские научные школы “Нелинейные волны - 2008” и “елинейные волны - 2010” (Нижний Новгород, март 2008; март 2010), 18, 19 и 20 Международные Крымские конференции “СВЧ-техника и телекоммуникационные технологи” (Севастополь, сентябрь
2008; сентябрь 2009; сентябрь 2010), Международная конференция “European
20
Electromagnetics” EUROEM 2008 (Switzerland. Lausanne, July 2008), школа “Нелинейные дни для молодых-2008” (Саратов, 2008), 51 научная конференция МФТИ “Современные проблемы фундаментальных и прикладных наук” (Долгопрудный, ноябрь 2008). XIV зимняя школа-семинар по СВЧ электронике и радиофизике (Саратов, февраль 2009), II сессия Всероссийской научной школы-практикума “Технологии высокопроизводительных вычислений и компьютерного моделирования” (Санкт-Петербург, апрель 2009), XII Всероссийская школа-семинар “Волны-2009” (Москва, май 2009), 17th and 18th International Workshop on Nonlinear Dynamics of Electronic Systems NDES-2009 and NDES-2010 (Switzerland, Rapperswill, June 2009; Germany, Dresden, May 2010), 3rd Chaotic Modeling and Simulation International Conference (Greece, Crete, Chania, June 2010).
Результаты диссертационной работы дважды докладывались и обсуждались на Научно-техническом совете Института плазменной электроники и новых методов ускорения Национального научного центра “Харьковский физико-технический институт”, а также неоднократно на научном семинаре кафедры электроники, колебаний и волн факультета нелинейных процессов.
По материалам диссертации опубликовано 15 научных статей в журналах, рекомендованных ВАК для публикации материалов кандидатских и докторских диссертаций [56-70],.20 работ в трудах конференций [71-90], получен 1 патент РФ на изобретение [91] и Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ [92].
Структура и объём работы.
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и приложения. Она содержит 239 страниц текста, 61 иллюстрацию и 4 таблицы. Библиографический список содержит 146 наименований.
21
- Київ+380960830922