Введение к работе
Актуальность темы. В настоящей работе теоретически и экспериментально изучены как процессы генерации электромагнитного излучения короткими сильноточными пучками электронов в регулярных волноводных структурах с диэлектрическим (в том числе и многослойным) заполнением, так и задачи нелинейной динамики электронных релятивистских сгустков в подобных структурах. Данная область исследования напрямую связана с развитием сильноточной электроники и ускорительной физики, и является определяющей как для задач генерации излучения Вавилова-Черенкова последовательностями сильноточных электронных сгустков, так и для применений этого излучения в реализации новых методов ускорения пучков заряженных частиц и разработке источников ультракоротких импульсов рентгеновского излучения (X-FEL).
Необходимость разработки новых методов ускорения пучков заряженных частиц обусловлена достижением физических пределов напряженности полей и допустимых уровней мощности для традиционных схем. К новым методам ускорения частиц следует отнести и кильватерный метод ускорения, заключающийся в том, что в ускоряющей структуре, возбуждаемой генераторным сильноточным сгустком низких энергий, ускоряется основной (ведомый) сгусток высоких энергий. Реализация схем кильватерного ускорения возможна как в структурах с диэлектрическим заполнением, так и в замедляющих периодических структурах и плазме. Причем при осуществлении кильватерного метода в плазме генерация может осуществляться электронным сгустком и лазерным импульсом.
Весьма перспективным является метод кильватерного ускорения в структурах с диэлектрическим заполнением. Указанный метод обладает рядом существенных преимуществ: это и удаленность максимума ускоряющего поля от поверхностей структуры (в отличие от периодических цельнометаллических структур), и возможность контроля пучка путем предотвращения развития поперечных неустойчивостей, ограничивающих полный ток сгустка и длину эффективного ускорения. Успехи в области разработки новых высокодобротных микроволновых керамических и поликристаллических материалов позволяют преодолевать сложности обработки поверхности и достичь приемлемых значений порога высокочастотного пробоя. Отметим, что проблема высокочастотной прочности материалов также решается использованием коротких СВЧ (< 10 не) или ТГц (< 1 не) импульсов ускоряющего поля. В настоящее время экспериментальные работы по созданию подобных структур, требующих генерации сверхкоротких (0.05-1.00 мм) сильноточных (1-100 нКл) электронных сгустков, проводятся в ряде ускорительных центров.
Создание источника ускоренных частиц (электронов) на энергии 1-10 ГэВ с параметрами, необходимыми для лазеров на свободных электронах рентгеновского диапазона (при использовании принятых в настоящее время технологий), требует использования ускорительного комплекса с характерными размерами в 3-5 км (пример -комплекс LCLS на основе трехкилометрового ускорителя SLAC). Для приближения к указанным уровням энергий и параметрам пучка, а также частотам повторения и длительностям сгустков необходим компактный ускорительный комплекс с темпами ускорения, значительно превышающими достигнутые к настоящему времени. Поэтому разработка для этих целей нового метода ускорения пучков заряженных частиц с ускоряющими градиентами более 200-300 МВ/м в диапазоне частот от сотен ГГц до 1 ТГц является фундаментальной проблемой. Генерация излучения Вавилова-Черенкова в структурах с диэлектрическим заполнением является наиболее перспективным методом
формирования ускоряющих полей в ТГц диапазоне (0.1-0.7 ТГц) на коротких (< 1 не) импульсах кильватерного поля.
Разработка нового высокоградиентного (более 100 МВ/м) метода ускорения пучков заряженных частиц является, в свою очередь, фундаментальной проблемой физики линейных ускорителей и может быть применима для реализации ускорительной структуры будущего электрон-позитронного коллайдера на энергии 3 ТэВ и более. При этом базовой проблемой для создания такой структуры является разработка кильватерного метода ускорения с высоким коэффициентом трансформации энергии от генераторного сильноточного сгустка (или их последовательности) к ускоряемому сгустку высоких энергий. В настоящей работе рассматривается вопрос повышения коэффициента трансформации для структур с диэлектрическим заполнением, причем продемонстрированы возможности применения тех же принципов и для плазменных кильватерных схем.
В последние годы отмечено и еще одно важное отличие волноводов с диэлектрическим заполнением от традиционных ускорительных структур. Обнаружено, что наличие дополнительного слоя диэлектрика с нелинейными свойствами позволяет осуществлять динамическую подстройку частоты такой системы в процессе проведения эксперимента. Эффективность кильватерного ускорения существенным образом определяется параметрами ускорителя и генераторных сгустков, а также зависит от точности позиционирования пучков и допусков при производстве ускоряющей структуры. Возможность подстройки частоты ускоряющего поля в реальном времени работы ускорителя частично снимает эти жесткие ограничения и компенсирует разброс геометрических параметров ускорительной структуры. Таким образом, исследование вопросов генерации излучения электронными сгустками в волноводах с многослойным заполнением, содержащим нелинейный элемент, является актуальной и необходимой задачей при разработке управляемых ускорительных структур с заполнением.
Актуальность исследований по данной тематике также определяется и тем обстоятельством, что в целом ряде ускорительных центров в настоящее время проводятся эксперименты по разработке кильватерных методов ускорения, а также изучению особенностей ускорительных структур с диэлектрическим заполнением. Это ускорительный комплекс Аргоннской национальной лаборатории (Чикаго, США), где во взаимодействии с СПбГЭТУ "ЛЭТИ" проведена серия экспериментов по получению высоких (более 100 МВ/м) ускоряющих градиентов в структурах на частоты 10-30 ГГц. В этом же центре проведен комплекс работ по развитию схем с высоким коэффициентом трансформации, а также демонстрация управляемой структуры с диэлектрическим заполнением. В ЦЕРН (Женева, Швейцария) ведется разработка генераторной секции на частоту 12 ГГц на основе структуры с диэлектриком (кварц) для проекта коллайдера CLIC. Отдельного внимания заслуживает серия экспериментов (также с участием СПбГЭТУ "ЛЭТИ") по генерации ускоряющих полей ТГц диапазона в структурах с диэлектрическим заполнением на ускорителе BNL/ATF и сверхсильных (> 1 ГВ/м) ускоряющих градиентов на ускорителе SLAC Стэнфордского университета (Стэнфорд, США).
Целью диссертационной работы является теоретическое и экспериментальное исследование генерации электромагнитного излучения короткими сильноточными пучками электронов в регулярных волноводных структурах со сложным диэлектрическим заполнением и анализ задач нелинейной динамики электронных релятивистских сгустков в подобных структурах. Данная работа направлена на решение комплексной проблемы создания ускорителя на принципе кильватерного ускорения в структурах с заполнением как ускоряющей секции будущего линейного коллайдера для физики высоких энергий, а
также как генераторного модуля для источника ультракоротких импульсов рентгеновского излучения на базе лазера на свободных электронах.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
-
Теоретический анализ излучения Вавилова-Черенкова, генерируемого последовательностью коротких сильноточных электронных сгустков в волноводных системах различных сечений, представляющих собой волновод с диэлектрическим заполнением и вакуумным каналом для пролета электронного пучка. Создание математического обеспечения для оптимизации параметров ускоряющих структур в зависимости от условий эксперимента по демонстрации кильватерного ускорения в структурах с заполнением.
-
Разработка высокоградиентного метода ускорения пучков заряженных частиц в структурах с заполнением из линейного диэлектрика. Расчет параметров, разработка и изготовление ряда ускорительных структур на основе волноводов из микроволновой керамики, кварца и синтетического алмаза. Проведение экспериментов с разработанными структурами на пучке ускорителей ANL/AWA и BNL/ATF, анализ экспериментальных данных и их сравнение с результатами теоретических расчетов.
-
Численный анализ многосгустковои генерации в структурах с диэлектрическим заполнением. Расчет ускоряющих градиентов в многомодовых структурах с диэлектрическим заполнением. Анализ генерации излучения Вавилова-Черенкова в структурах с многослойным заполнением. Изучение возможности применения многослойного заполнения для уменьшения потерь мощности при генерации СВЧ и ТГц излучения, а также при реализации схемы кильватерного ускорения в структурах с диэлектрическим заполнением.
-
Разработка многомодовой структуры с диэлектрическим заполнением и проведение экспериментов по генерации кильватерного излучения в указанной структуре на пучке ускорителя AWA, анализ экспериментальных данных. Разработка многослойной структуры и экспериментальная демонстрация уменьшения потерь мощности в указанной структуре по сравнению со структурой с однородным заполнением.
-
Аналитическое изучение кильватерного метода ускорения с высоким коэффициентом трансформации энергии от генераторного сильноточного сгустка (и их последовательности) к ускоряемому сгустку. Анализ и разработка методов повышения эффективности кильватерного ускорения, основанных на генерации кильватерного поля последовательностью сгустков с профилированной зарядовой плотностью.
-
Проведение на ускорителе AWA эксперимента по демонстрации возможности повышения коэффициента трансформации при коллинеарном кильватерном ускорении в структуре с диэлектрическим заполнением, анализ результатов эксперимента и их сравнение с данными моделирования.
-
Численное моделирование возможности контроля частоты ускорительной структуры на основе использования метода дополнительных сегнетоэлектрических слоев. Анализ возможности применения BST сегнетокерамики для компенсации отклонения частоты структуры от требуемой как результат вариации температуры и/или постоянного электрического поля в слое нелинейного материала заполнения структуры.
-
Разработка управляемой ускоряющей структуры с дополнительным нелинейным (сегнетоэлектрическим) слоем и проведение эксперимента на ускорителе AWA по демонстрации возможности контроля частоты ускоряющей моды при кильватерном ускорении в структурах с заполнением, анализ данных эксперимента.
-
Численное моделирование процесса развития поперечных (BBU) неустойчивостей ведущего сгустка при генерации кильватерного излучения в структурах с заполнением. Разработка математического обеспечения для оптимизации фокусирующих систем и контроля устойчивости ведущих сгустков в подобных структурах. Анализ устойчивости сгустков в условиях проведения экспериментов на ускорителях ANL/AWA и SLAC/FACET.
-
Численное моделирование задач нелинейного процесса генерации излучения Вавилова-Черенкова сильноточным релятивистским сгустком электронов в структурах с заполнением из нелинейного материала. Данная ситуация реализуется при условии, когда поля генерации достаточно велики, чтобы изменять диэлектрическую проницаемость заполнения структуры непосредственно в процессе генерации. Моделирование эксперимента по взаимодействию электронного сгустка с активной средой заполнения структуры и измерение свойств возможных активных материалов для подобного эксперимента.
Научная новизна диссертационной работы заключается в том, что:
а) на основе анализа дисперсионного уравнения и структуры полей излучения Вавилова-
Черенкова, генерируемого короткими сильноточными электронными сгустками в
ускоряющих структурах ТГц и СВЧ диапазонов, разработан (и реализован в комплексе
программ) метод оптимизации параметров ускоряющих структур различных
геометрий для экспериментов по кильватерному ускорению;
б) разработаны ускоряющие структуры цилиндрической и прямоугольной формы с
заполнением из микроволновой керамики, кварца и синтетического алмаза; проведены
эксперименты по генерации кильватерного излучения в указанных структурах;
в) проведен анализ генерации кильватерного излучения последовательностью
релятивистских сгустков в многомодовой структуре с диэлектрическим заполнением,
разработана многомодовая ускоряющая структура и проведены эксперименты по
кильватерному ускорению в указанной структуре;
г) проведен аналитический расчет генерации излучения Вавилова-Черенкова в
структурах с многослойным заполнением и выполнен анализ возможности применения
многослойного заполнения для уменьшения потерь мощности при ускорении в
структурах с диэлектриком; разработана двухслойная структура с заполнением, и в
рамках тестирования указанной структуры на СВЧ стенде малой мощности показано
уменьшение потерь мощности в указанной структуре по сравнению с однослойной
ускоряющей секцией;
д) проведен численный анализ и экспериментальная демонстрация коллинеарной схемы
кильватерного метода ускорения на основе последовательности ускоряющих сгустков
с профилированной зарядовой плотностью, и показана возможность реализации
схемы ускорения с коэффициентом трансформации энергии > 2.
е) предложен механизм компенсации отклонения параметров ускорительной структуры
от расчетных путем подбора оптимальных межсгустковых расстояний и значений
зарядов последовательности. Разработана программа автоматического процесса
компенсации отклонения параметров диэлектрического волновода от расчетных для ускорителя AWA.
ж) предложен и реализован в пучковом эксперименте способ динамического контроля
частоты ускоряющей моды структуры с диэлектрическим заполнением путем введения
в диэлектрик дополнительного нелинейного (сегнетоэлектрического) слоя и вариации
его диэлектрической проницаемости при внешнем воздействии путем изменения
температуры структуры или величины приложенного постоянного электрического
ПОЛЯ.
з) в рамках моделирования изучены теоретически процессы развития поперечной
неустойчивости (BBU) сильноточных сгустков в структурах с диэлектрическим
заполнением, разработан комплекс программ по оптимизации условий эксперимента и
использования фокусирующих систем для контроля поперечной устойчивости пучка.
и) выполнено численное моделирование задач нелинейного процесса генерации излучения Вавилова-Черенкова сильноточным релятивистским сгустком электронов в структурах с заполнением из нелинейного материала. Проведено моделирование взаимодействия электронного сгустка с активной средой заполнения структуры; выполнены измерения свойств ряда активных материалов для подобного эксперимента.
Практическая значимость полученных результатов.
Практическая значимость настоящей работы определяется тем, что в ней предложены решения ряда проблем, которые являются базовыми для создания ускорителя на принципе кильватерного ускорения в структурах с диэлектрическим заполнением.
Применение методов и технологий кильватерного ускорения в структурах с заполнением планируется использовать в ускорительных схемах, в которых в качестве источника ускоряющего поля структуры служит излучение Вавилова-Черенкова, генерируемое сильноточным сгустком низких энергий в структуре с диэлектриком, причем ускорение последующего сгустка может происходить как в той же структуре (коллинеарная схема), так и в отдельной секции, электродинамически связанной с генераторной (двухпучковое ускорение). Отметим, что для структур с диэлектрическим заполнением принципиально важно использование короткого импульса СВЧ или ТГц излучения, что реализуется в настоящее время в ряде кильватерных схем. Это, в первую очередь, проект линейного ускорителя с использованием кильватерной структуры с диэлектриком для ускоряющих секций будущего линейного коллайдера, а также проект генераторного модуля источника ультракоротких импульсов рентгеновского излучения на базе лазера на свободных электронах.
Для реализации отмеченных выше схем проведен теоретический анализ и практический расчет задач генерации излучения Вавилова-Черенкова релятивистским электронным сгустком (или последовательностью сгустков) в цилиндрическом и прямоугольном диэлектрическом волноводах. Указанный анализ проводился для изучения структуры кильватерного поля, оптимизации параметров кильватерных ускоряющих структур, разработки методов повышения коэффициента трансформации энергии от ведущего сгустка к ускоряемому, контроля частоты ускоряющей моды структуры, а также для решения задачи поперечной устойчивости генераторных сгустков кильватерного ускорителя.
В рамках настоящей работы все расчеты проводились для параметров ускорителей AWA Аргоннской национальной лаборатории, ATF Брукхэвенской национальной лаборатории и SLAC Стэнфордского университета. Данные исследований были
использованы в процессе подготовки и проведения комплекса экспериментов по демонстрации кильватерного ускорения в многомодовой структуре с заполнением и в структуре ТГц диапазона на основе алмаза. На ускорительной секции с керамическим заполнением получены ускоряющие градиенты > 100 МВ/м. Разработаны и продемонстрированы в эксперименте схемы повышения коэффициента трансформации при коллинеарном кильватерном ускорении. Отдельно отметим первый эксперимент на пучке ускорителя с управляемой ускорительной структурой на основе диэлектрика. Разработанный в процессе подготовки диссертации комплекс программ по оптимизации параметров ускорительных структур с заполнением, автоматической коррекции отклонения параметров ускорения от оптимальных, контроля частоты ускоряющей моды и поперечной устойчивости сильноточного пучка были использованы в процессе разработки ускоряющих структур в СПбГЭТУ "ЛЭТИ".
В настоящее время возможности получения высоких градиентов в структурах с диэлектриком, повышения коэффициента трансформации энергии, а также управления частотным спектром (и, следовательно, возможность коррекции параметров волновода) экспериментально продемонстрированы на примере цилиндрических и прямоугольных ускорительных структур с диэлектрическим заполнением в рамках пучковых экспериментов на ускорителях AWA Аргоннской и ATF Брукхэвенской национальных лабораторий США.
Отметим, что результаты изученного метода повышения коэффициента трансформации энергии могут быть применены не только к структурам с диэлектрическим заполнением, но и к любой коллинеарной схеме кильватерного ускорения, что показано в диссертации на примере генерации кильватерного поля в безграничной плазме и подтверждено в рамках независимого эксперимента группы P.Muggli на ускорителе BNL/ATF.
В рамках выполнения настоящей работы получены два патента Российской Федерации и два патента США.
Достоверность полученных результатов обусловлена тем, что в процессе теоретического анализа электродинамических задач использовались хорошо разработанные, апробированные методы построения решений и их анализа. При численных расчетах осуществлялся контроль их сходимости, исключалось накопление вычислительных неточностей, осуществлялся контроль основных параметров (средняя и полная энергия с учетом потерь), использовались проверки переходом к известным предельным случаям.
Отдельно следует отметить, что полученные в работе теоретические расчеты кильватерных полей и частотных спектров при генерации излучения Вавилова-Черенкова в ускорительных структурах полностью согласуются с экспериментальными данными, полученными в результате проведения комплекса экспериментов на ускорителях ANL/AWA и BNL/ATF.
Положения, выносимые на защиту
-
При генерации излучения Вавилова-Черенкова сильноточным релятивистским электронным сгустком в структурах с диэлектрическим заполнением формируется короткий (< 10 нс при частотах 10-30 ГГц и <1 не в диапазоне ~ THz) импульс продольного кильватерного поля, причем величина ускоряющего поля может превышать 100 МВ/м в диапазоне частот 10-30 ГГц и превышать 1 ГВ/м в диапазоне 0.3 - 1.0 ТГц.
-
В многомодовой ускоряющей структуре с диэлектрическим заполнением при генерации кильватерного излучения последовательностью сильноточных сгустков происходит увеличение градиента ускоряющего поля за счет когерентного
сложения полей отдельных мод, если параметры структуры оптимизированы относительно используемой кильватерной схемы ускорения.
-
Анализ структуры магнитной компоненты электромагнитного поля при реализации ускоряющей структуры с диэлектрическим заполнением показывает, что для уменьшения потерь мощности в структуре целесообразно использовать слой с уменьшенным значением диэлектрической проницаемости между внутренним слоем диэлектрика и проводящей стенкой волновода.
-
При генерации излучения Вавилова-Черенкова последовательностью сгустков с профилированной зарядовой плотностью происходит увеличение коэффициента трансформации энергии от генераторной последовательности к ускоряемому сгустку, так, при коллинеарной схеме ускорения впервые экспериментально наблюдалась величина указанного коэффициента R>2.
-
Разброс геометрических размеров и неоднородности диэлектрической проницаемости ускоряющей структуры может быть скомпенсирован коррекцией расстояний между сгустками генераторной последовательности, что обеспечивает получение максимального коэффициента трансформации и высокую эффективность кильватерного ускорения соответственно, так, экспериментально получена величина указанного коэффициента для двух сгустков, равная R=3A, что близко к теоретически предсказанному пределу R<4.
-
Введение в ускорительную структуру с диэлектрическим заполнением дополнительного слоя нелинейного материала (сегнетоэлектрика) позволяет осуществлять контроль (подстройку) спектра ускоряющей компоненты поля при вариации диэлектрической проницаемости нелинейного слоя путем внешнего воздействия изменением температуры структуры или величины приложенного к слою постоянного электрического ПОЛЯ.
-
Длина кильватерной ускоряющей структуры с диэлектрическим заполнением для данных параметров генераторных сгустков главным образом ограничивается развитием поперечных (BBU) неустойчивостей, приводящих к развалу пучка.
-
Контроль поперечного положения сгустка в структурах с диэлектрическим заполнением осуществляется оптимизацией фокусирующей системы относительно электродинамических параметров ускоряющей структуры, генераторного сгустка (или их последовательности) и реализуемой схемы ускорения.
-
В ускоряющих структурах с заполнением, выполненным из нелинейного материала, диэлектрическая проницаемость которого уменьшается под действием приложенного электрического поля, возникает генерация нелинейной высокочастотной составляющей излучения Вавилова-Черенкова, если амплитуды кильватерных полей генерации превышают критические для данного материала.
Личный вклад автора. Содержание диссертации отражает персональный вклад автора в опубликованные работы. На начальном этапе диссертационной работы постановка ряда задач осуществлялась совместно с д.ф.-м.н. проф. К.А. Барсуковым и с д.ф.-м.н. проф. В.Н. Красильниковым. Многие работы выполнены в соавторстве с сотрудниками СПбГЭТУ "ЛЭТИ", а также в творческом содружестве с сотрудниками других организаций, включая зарубежные. Во всех случаях автор диссертации принимал участие в выборе направления исследований, постановке задач и анализе полученных результатов, а вклад автора в основные результаты диссертации был определяющим.
Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на: 10-м Всесоюзное совещании по линейным ускорителям, Харьков, 1987 г.; 1-м Всесоюзном совещании молодых ученых и специалистов, Дилижан, 19-23 апреля 1988 г.; Всесоюзном семинаре "Плазменная электроника " Харьков, 6-9 сентября 1988г.; 2-м Всесоюзном совещании по новым методам ускорения пучков заряженных частиц, Нор-Амберд, Армения, 10-14 октября 1989г.; XV-й международной конференции по ускорителям высоких энергий НЕАСС'92 XV, Гамбург, Германия, 20-24 июля 1992г; международном совещании по линейным коллайдерам ECFA Workshop LC92, Гармиш-Партенкирхен, Германия 27-30 июля 1992; 13-м международном совещании по ускорителям заряженных частиц, ОИЯИ, Дубна, 13-15 октября 1992; международном семинаре по ускорителям "Plasma Laser and Linear Collective Accelerators", ACCELSEM'92, Харьков, Украина, 6-9 октября 1992; международном совещании по ускорению и радиационной генерации в лабораторной и космической плазме, Кардамили, Греция, 29 Августа - 4 Сентября 1993; международном совещание по сохранению эмиттенса International Workshop on Emittance Preservation in Linear Collider, KEK, Тсукубо, Япония, 19-23 April 1993; 6-ом международном совещание по новым методам ускорения 6th Workshop on Advanced Accelerators Concepts, AAC'94, Фонтана, Висконсин, США, 12-18 июня 1994; 6-ом международном совещании по линейным коллайдерам International Workshop on Linear Accelerator, KEK, Тсукубо, Япония, 27-31 марта 1995, 7-ом совещании по новым методам ускорения 7th Workshop on Advanced Accelerators Concepts AAC'96, Лейк Тахо, Калифорния, США, 12-18 октября 1996; международной конференции BEAMs'96, Прага,Чехия, 1996; международном семинаре "Physics at the Turn of the 21st Century", С.Петербург, Россия, 28 сентября - 2 октября, 1998; международной конференция по ускорению заряженных частиц, РАС99, Нью-Йорк, США, 29 марта-2 апреля 1999; 9-ом совещании по новым методам ускорения, 9th Advanced Accelerator Concept Workshop ACC'2000, Санта-Фе, Нью-Мексико, США, 18-24 июня 2000; международной конференции по ускорителям заряженных частиц РАС-2001, Chicago, USA 2001; международной конференции по новым методам ускорения заряженных частиц ААС-2002, Advanced Accelerator Concepts Workshop, Oxnard, CA, USA, 2002; международной конференции Physics and Control Conference, PhysCon 2003, Санкт-Петербург 2003; международной конференции по ускорителям заряженных частиц РАС-2003, Portland, USA 2003; Политехническом Симпозиуме-2004, Санкт - Петербург, 2004; международной конференции по новым методам ускорения заряженных частиц ААС-2004, Advanced Accelerator Concepts Workshop, Lake Geneva, WI USA, 2004; международной конференции по ускорителям заряженных частиц РАС-2005, Knoxville, TN USA 2005; международной конференции по новым методам ускорения заряженных частиц ААС-2006, Intl. Workshop on Strong Microwaves in Plasma, Нижний Новгород 25 июля - 1 августа 2005; Advanced Accelerator Concepts Workshop, Stony Brook, NY USA, 2006; международной конференции по ускорителям заряженных частиц РАС-2007, Albuquerque, NM USA 2007; международной конференции по новым методам ускорения заряженных частиц ААС-2008, Advanced Accelerator Concepts, Santa Cruz, CA, USA 2008; XVII Всероссийской конференции по физике сегнетоэлектриков, Санкт-Петербург, 9-14 июня 2008 г; XI Международной конференции „Физика диэлектриков" (Диэлектрики - 2008), Санкт-Петербург, 3-7 июня 2008 г; международной конференции по ускорителям заряженных частиц РАС-2009,Vancouver, USA 2009; 45-м международном совещании по динамике пучков ICFA Beam Dynamics Workshop ERL09, Ithaca, New York, USA 2009; международном симпозиуме International Symposium on Integrated Ferroelectrics and Functionalities ISIF2, Colorado Springs, CO USA 2009; международном совещании Laser and Plasma Accelerators Workshop 22-26 июня 2009 Кардамили Греция; 8-м международном совещании по излучению релятивистских электронов в периодических структурах
International Symposium «Radiation from Relativistic Electrons in Periodic Structures», Звенигород 7-11 сентября 2009; международной конференции по новым методам ускорения заряженных частиц ААС-2010, Advanced Accelerator Concepts, Annapolis, MD USA, 2010; международной конференции по ускорителям заряженных частиц IPAC-2010, Kyoto, Japan 2010; международной конференции по ускорителям заряженных частиц RuPAC-2010, Протвино, Московская область, 2010; международном рабочем совещании по линейным коллайдерам IWLC'10 International Workshop on Linear Colliders, ЦЕРН, Женева, Швейцария, 18-22 октября 2010; международной конференции по ускорителям заряженных частиц РАС 11, New York, США, май 2011, международном совещании по мощным СВЧ и ТГц волнам в плазме "Int. Workshop on Strong Microwaves and Terahertz Waves: Sources and Applications", Нижний Новгород 10-18 июля 2011; XII Международной конференции по физике диэлектриков "Диэлектрики 2011", Санкт-Петербург, 23-26 мая 2011 г.
Отдельные результаты работы докладывались на семинарах отдела физики высоких энергий Аргоннской национальной лаборатории (Чикаго, США); на совещаниях отдела линейных коллайдеров ЦЕРН (Женева, Швейцария); основные результаты работы были представлены и обсуждены на ученом совете факультета электронной техники СПбГЭТУ "ЛЭТИ", на семинаре кафедры радиофизики физического факультета СПбГУ и на семинаре отделения физики плазмы и электроники больших мощностей ИПФ РАН, Н. Новгород.
Реализация результатов работы.
Часть результатов, представленных в диссертации, получена в рамках исследований, поддержанных грантами Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ №06-02-16442-а; №09-02-00921-а); Министерства Образования Российской Федерации № PD02-1.2-104, 2002 г.; грантами Федеральной программы "Научные и научно-педагогические кадры России 2009-2013" Министерства образования и науки Российской Федерации; Фонда гражданских исследований и развития (CRDF, № RPI - 266), а также рядом грантов департамента энергии США в области физики высоких энергий.
в рамках выполнения работы получены два патента Российской Федерации и два патента США.
Публикации. Все представленные в настоящей работе результаты опубликованы в ведущих научных изданиях по тематике диссертации. Основные результаты работы изложены в 45 публикациях, приведенных в конце автореферата. В целом по теме диссертации опубликовано 166 научных работы, из них - 32 статьи в реферируемых журналах, 31 статья в сборниках с редакторским рецензированием, 99 публикаций в трудах международных и всероссийских конференций и совещаний, а также 2 патента Российской Федерации и 2 патента США.
Структура и объем работы Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения, списка литературы, включающего 455 наименований, и 4-х приложений. Текст диссертации изложен на 386 страницах машинописного текста. Диссертация содержит 23 таблицы и 151 рисунок.
