Введение к работе
Уктуалькость исследования.
В настоящее время все больший: интерес привлекает гсследование коллективных процессов в различных средах. Особое лесто здесь занимает проблема формирования когерентного ізлучения сильноточных электронных пучков. Несмотря на 5ольшое число работ в этой области, остаются невыясненными .шогие важные черты процесса взаимодействия электронов как іерез ближние поля, так и через поле излучения. Ввиду сложности !адач в этой области особое значение приобретает метод шсленного эксперимента.
Численное моделирование процесса взаимодействия электронных пучков с электромагнитным полем важно как с общефизической точки зрения - для понимания нелинейных іроцессов когерентного излучения электронных пучков - так и с трактической - для расчета электронных приборов с необходимыми сарактеристиками. Дело в том, что различные аналитические модели позволяют лишь рассмотреть линейные стадии развития иеустойчивостей различного типа з системе пучок-поле, тогда как эолыпинство характерных режимов усиления или генерации, >собенно в сильноточных устройствах, являются нелинейными и с Фудом описываются какими-либо асимптотическими теориями. Карактерньш примером процессов подобного типа является рормирование когерентного излучения сильноточных атектронных тучков в открытых электродинамических структурах, усматриваемых в основном в диссертации. Следует отметить, что
-2-этот процесс носит существенно нестационарный характер, обладающий достаточно широкой характерной полосой частот, и не описывается, например, различными численными моделями с медленно-меняющимися амплитудами полей. Таким образом, развитие численных моделей типа рассмотренных в диссертации актуально и интересно как с практической, так и общетеоретической точек зрения.
Цель работы.
Построение численной модели и исследование методами вычислительного эксперимента процессов формирования электромагнитного поля при когерентном излучении прямолинейных электронных пучков в сверхразмерных электродинамических структурах.
Научная новизна.
В диссертации разработан на основе интегральных соотношений новый вариант численной модели, описывающий нестационарные процессы при взаимодействии электронных пучков с электромагнитным полем в электродинамических структурах открытого типа. С помощью этой модели удалось более корректно исследовать процессы формирования резонансного электромагнитного поля в электродинамических структурах с большими даіфракционньгми потерями, а также рассмотреть когерентное излучение сильноточных прямолинейных электронных пучков в сверхразмерных системах. В работе также найдены режимы увеличения электронного кпд с прямолинейным пучком
- 3-три комбинированном с черенковским взаимодействии на їормальном и аномальном эффекте Доплера.
Практическая ценность.
Результаты работы могут быть использованы как в исследованиях электродинамических свойств открытых систем, так я при физическом анализе процесса формирования когерентного излучения сильноточных электронных пучков. Разработанная тисленная модель может быть применена также в процессе построения приборов черенковского типа со сверхразмерными электродинамическими структурами.
Основные положения, выносимые на зашиту:
-
Численная модель, разработанная для решения интегральных уравнений электромагнитного поля в пространственно-временном представлении, позволяет исследовать нестационарные процессы взаимодействия электронных потоков больших энергий с электродинамическими структурами открытого типа.
-
В поле излучения из открытых электродинамических структур существенный вклад могут вносить токи, возбуждаемые на их внешней поверхности.
3. Алгоритм, использующий интегральные уравнения для
запаздьгвающих потенциалов электромагнитного поля, позволяет
получить устойчивый метод вычисления излучения из открытых
атектродинамических структур.
-
В сильноточных черенковских генераторах переходное когерентное излучение в приколлекторной области может приводить к образованию обратного потока электронов.
-
Использование режимов динамического резонанса на нормальном и аномальном эффекте Доплера позволяет существенно увеличить КПД генераторов черенковского и дифракционного типа.
Апробация работы.
Основные результаты работы были представлены на:
Всесоюзном научном семинаре "Математическое
моделирование и применение явлений дифракции" (Москва,
МГУ, 24-25 мая 1990 г.)
X Всесоюзном семинаре "Волновые и колебательные явления
в электронных приборах О-типа" (Ленинград, 38-30 ноября
1990 г.)
I, II и III Всесоюзных школах-семинарах "Физика и
применение микроволн" (Москва, 1991, 1993, 1995 гг)
IV Всесоюзной школе-семинаре "Волновые явления в
нелинейных средах" (Москва, 1994 г.)
International Simposium. "Physics and Engineering of Millimeter
and Submillimeter Waves" June 7-10, 1994, Kharkov, Ukraine.
IEEE International Conference on Plasma Science. 5-8 June 1995,
Madison, Wisconsin, USA.
Всероссийском Семинаре по физике микроволн (Нижний
Новгород, 1996 г.).
-5 -По материалам диссертации опубликовано 13 печатных >абот [1-13].
Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и 5иблиографии из 80 наименований. Диссертация содержит 162 страницы и 86 рисунков.
