Плазменный релятивистский СВЧ-генератор с управляемым в течение импульса спектром излучения
Диссертация
Успешно решены две проблемы функционирования плазменных релятивистских СВЧ-генераторов. Одна проблема была связана с тем, что сильноточный поток релятивистских электронов вызывает десорбцию значительного количества газа с поверхности коллектора. Через каждые 20 мс между импульсами ускорителя давление газа в области создания плазмы увеличивалось, а кроме того, десорбированный газ отличался… Читать ещё >
Содержание
- 1. Актуальность работы
- 2. Цели диссертационной работы
- 3. Научная новизна
- 4. Защищаемые положения
- 5. Научная и практическая ценность результатов
- 6. Публикация и апробация результатов
- 7. Структура и объем диссертации
- Глава 1. Обзор литературы
- 1. Вакуумные СВЧ-генераторы с перестройкой частоты
- 2. Плазменные СВЧ-генераторы с перестройкой частоты
- 3. Механизмы изменения концентрации плазмы в течение СВЧ-импульса
- Глава 2. Техника эксперимента
- 1. Сильноточный ускоритель СИНУС
- 2. Плазменный релятивистский сверхвысоко-частотный генератор
- 3. Диагностика электронного пучка и плазмы
- 3. 1. Диагностика параметров плазмы
- 3. 2. Диагностика параметров релятивистского электронного пучка
- 3. 3. Юстировка плазмы и РЭП
- 4. Методы диагностики СВЧ-излучения
- 4. 1. СВЧ-детектор на горячих носителях
- 4. 2. Широкоапертурный калориметр
- 4. 3. Определение частоты СВЧ-излучения
- 5. Обработка временных рядов СВЧ-сигналов
- Глава 3. Управление частотой СВЧ-излучения в течение импульса наносекундной длительности
- 1. Устранение эффекта укорочения СВЧ-импульса
- 2. Стабильная работа плазменного релятивистского СВЧ-генератора в импульсно-периодическом режиме
- 3. Регистрация эффекта изменения частоты СВЧ-излучения в течение импульса
- 4. Управление частотой излучения в течение импульса наносекундной длительности
Список литературы
- Богданкевич JI. С. и Рухадзе А. А. Устойчивость РЭП и проблемапредельных токов // УФН, 1971, т. 103, с. 609.
- Ахиезер А. И., Файнбег Я. Б. О взаимодействии пучка заряженных частиц сэлектронной плазмой // ДАН СССР, 1949, т. 69, с. 551.
- Bohm D., Gross Е. Theory of plasma oscillations// Phys. Rev., 1949, v. 75, p.1851
- Березин A.K., Файнберг Я. Б., Артамошкин A.M. и др., Пучковоплазменный генератор стохастических колебаний дециметрового диапазона длин волн // Физика плазмы, 1994, т.20, № 9,с 782−789.
- Березин А.К., Файнберг Я. Б., Ляпкало Ю. М. и др., Пучково-плазменныйгенератор стохастических колебаний непрерывного режима в диапазоне ультравысоких частот // Физика плазмы, 1994, т.20, № 9,с 790−793
- Бернашевский Г. А., Богданов Е. В., Кислов В. Я., Чернов З. С. Плазменные иэлектронные усилители и генераторы СВЧ, М., Сов. Радио, 1965
- Рабинович М.С., Рухадзе А. А., Принципы сильноточной релятивистскойплазменной СВЧ-электроники // Физика плазмы, 1976, т.2, с 715−722
- Кузелев М.В., Мухаметзянов Ф. Х., Рабинович М. С. и др., Релятивистскийплазменный СВЧ-генератор //ЖЭТФ, 1982, 83, с.1358−1367
- Кузелев М.В., Рухадзе А. А., Стрелков П. С., Шкварунец А. Г. Релятивистская сильноточная плазменная СВЧ-электроника: преимущество, достижения, перспективы // Физика плазмы, 1987, т. 13, № 11, с.1370−1382.
- Кузелев М. В., Рухадзе А. А., Стрелков П. С. Плазменная релятивистская СВЧ-электроника // Под ред. А. А. Рухадзе. Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, М.: — 2002, 543 с.
- Кузелев М.В., Лоза О. Т., Рухадзе А. А., Стрелков П. С., Шкварунец А. Г. Плазменная релятивистская СВЧ-электроника // Физика плазмы, 2001, т.27, № 8, с.710−733.
- Богданкевич И. Л., Иванов И. Е., Лоза О. Т., Рухадзе А. А., Стрелков П. С., Тараканов В. П., Ульянов Д. К. Тонкая структура спектров излучения плазменного релятивистского СВЧ-генератора // Физика плазмы, 2002, т. 28, № 8, с. 748−757.
- Benford J., and Benford G. Survey of Pulse Shortening in High-Power Microwave Sources // IEEE Trans, on Plasma Sci. Vol.25, No 2, April 1997, pp.311 —317.
- Лоза О. Т. «О механизме укорочения сверхвысокочастотного импульса в генераторах с сильноточным релятивистским электронным пучком»// РиЭ, 2009, т.54, № 7, с. 887−889.
- Лоза О.Т., Ульянов Д. К., Баранов Р. В. «Изменение частоты излучения плазменного релятивистского сверхвысокочастотного генератора в течение импульса наносекундной длительности» // ЖТФ, 2011, т. 81, вып. 3, с.98−102.
- Лоза О.Т., Ульянов Д. К., Стрелков П. С., Иванов И. Е., Баранов Р. В. «Увеличение средней мощности излучения плазменного релятивистского СВЧ-генератора» // Краткие сообщения по физике ФИАН, № 4, 2011, с. 47−50.
- Ульянов Д.К., Баранов Р. В., Лоза О. Т., Ернылева С. Е., Богданкевич И. Л. «Управление частотой излучения плазменного релятивистского СВЧ генератора в течение импульса наносекундной длительности» // ЖТФ, 2013, т. 83, вып. 10, с. 113−116.
- Ульянов Д.К., Лоза О. Т., Баранов Р. В. «Импульсно-периодический режим работы плазменного релятивистского СВЧ-генератора»// Тезисы докладов 38-ой Международной (Звенигородской) конференции по физике плазмы и УТС, 2011 г, с. 308.
- Баранов Р.В., Лоза О. Т., Ульянов Д. К. «Динамика спектра СВЧ-излучения субгигаваттной мощности в течение импульса наносекунднойдлительности»// Тезисы докладов 39-ой Международной (Звенигородской) конференции по физике плазмы и УТС, 2012 г, с. 217.
- Loza О., Ulyanov D., Bogdankevich I., Baranov R., Ernyleva S. «High-power microwave frequency control in the course of nanosecond pulse» // European Electromagnetics Symposium EUROEM 2012, Toulouse, France, p.34.
- Loza O., Ernyleva S., Bogdankevich I., Ulyanov D., Baranov R. «Overcoming high-power microwave pulse shortening in plasma relativistic microwave oscillator» // European Electromagnetics Symposium EUROEM 2012, 2−6 July 2012, Toulouse, France, p.35.
- Ульянов Д.К., Лоза О. Т., Баранов Р. В., Андреев С. Е. «Управление спектром плазменного СВЧ-генератора в частотно-периодическом режиме»// Тезисы докладов 40-ой Международной (Звенигородской) конференции по физике плазмы и УТС, 2013 г, с. 224.
- Ковтун Р. И., Рухадзе А. А. К теории нелинейного взаимодействия релятивистского пучка электронов с плазмой // ЖЭТФ, 1970, т. 58, с. 1219.
- Харченко И.Ф., Файнберг Я. Б., Николаев P.M. и др. // ЖТЭФ, 1960, Т.30, с. 685.
- Демирханов P.A., Геворков А. К., Попов А. Ф., Зверев Г. И. // ЖТФ, 1960, Т.30, с. 306.
- Кузелев М.В., Мухаметзянов Ф. Х., Рабинович М. С. и др. // ЖЭТФ. 1982. Т. 83. С. 1358.
- Кузелев М.В., Мухаметзянов Ф. Х., Рабинович М. С. и др. // ДАН СССР.1982. Т. 267. С. 829.
- Богданкевич Л.С., Рухадзе A.A. // УФН. 1971. Т. 103. С. 609.
- Aronov B.I., Bogdankevich L.S., Rukhadze A.A. // Plasma Phys. 1976. V. 16. P. 101.
- Кузелев M.B., Рухадзе A.A. // Физика плазмы. 2000. том 26, с. 231
- Биро М., Красильников М. А., Кузелев М. В., Рухадзе A.A. Проблемы теории релятивистской плазменной СВЧ-электроники // УФН. 1997. Т. 167. С. 1025.
- Богданкевич J1.C., Рухадзе A.A. Устойчивость РЭП и проблема предельных токов // УФН, 1971, т. 103, с. 609.
- Кузелев М.В., Рухадзе A.A. Электродинамика плотных электронных пучков в плазме // М.: Наука, 1990, 334 с
- Кузелев М.В., Мухаметзянов Ф. Х., Шкварунец А. Г. Черенковская генерация низшей моды коаксиального плазменного волновода // Физика плазмы, 1983, т. 9, вып. 6, с. 1137−1141.
- Кузелев М.В., Рухадзе A.A. // Физика плазмы, 2000, том 26, № 3, с. 1−25
- Карташов И.Н., Красильников М. А., Кузелев М. В. Отражение электромагнитных волн от перехода волновода с трубчатой плазмой в вакуумный коаксиальный волновод // РиЭ, 1999, т. 44, № 12, с. 1502−1509.
- Биро М., Красильников М. А., Кузелев М. В., Рухадзе А. А. Нелинейная теория плазменного СВЧ-генератора на кабельной волне // ЖЭТФ, 1997, т. 111, № 4, с. 1258
- Красильников М.А., Кузелев М. В., Рухадзе A.A. // ЖЭТФ. 1995. Т. 112. С. 521.
- Кицанов С.А., Климов А. И., Коровин С. Д., и др. Резонансная релятивистская ЛОВ дециметрового диапазона с импульсной мощностью 5 GW // Письма в ЖТФ, 2003, том 29, вып. 6, с. 87−94.
- Климов А.И., Куркан И. К., Полевин С. Д. и др. Импульсно-периодическая релятивистская лампа обратной волны с расширенной механической перестройкой частоты генерации // Письма в ЖТФ, 2007, т. 33, вып. 24, с.53−60.
- Кицанов С.А., Коровин С. Д., Климов А. И. и др. «Релятивистская лампа обратной волны с механической перестройкой частоты генерации»// Письма в ЖТФ, 2004, т. 30, вып. 15, с. 1−7.
- Коровин С.Д., Полевин С. Д., Ройтман A.M. и др. // Изв. вузов. Физика, 1996. Т. 39, № 12, с. 49−55.
- Тотьменинов Е.М., Выходцев П. В., Кицанов С. А. и др. «Релятивистская лампа обратной волны с полосой механической перестройки частоты генерации 14%»//ЖТФ, 2011, т.81, вып. 7, с. 111−114.
- Братман В.Л., Денисов Г. Г., Колганов C.B. и др. «Микроволновой источник мультигигаваттной пиковой мощности на основе комбинации релятивистской лампы обратной волны и компрессора»//ЖТФ, 2011, т.81, вып. 2, с.113−117.
- Бесчанов A.M., Братман B.JI., Колганов Н. Г., Мишакин C.B., Самсонов C.B. «Релятивистская ЛОВ с перестройкой частоты напряжением»//Письма в ЖТФ, 2010, т.36, вып. 3, с. 96−103.
- Goebel D. M., Carmel Yu. and Nusinovich G. S. Advances in plasma-filled microwave sources // Physics of plasmas, Vol. 6, N.5, May 1999, pp. 22 252 232.
- Стрелков П. С., Ульянов Д. К. Спектры излучения плазменного релятивистского черенковского СВЧ-генератора // Физика плазмы, 2000, т. 26, № 4, с. 329−333.
- Богданкевич И. Л., Стрелков П. С., Тараканов В. П. и др. Калориметрический спектрометр одиночных импульсов излучения приборов релятивистской СВЧ-электроники // ПТЭ, 2000, № 1, с. 92−97.
- Богданкевич И.Л., Лоза О. Т., Павлов Д. А. «Управление спектром излучения плазменных релятивистских СВЧ-генераторов» // Физика плазмы, 2009, т. 35, № 3, с. 211−218.
- Богданкевич И.Л., Лоза О. Т., Павлов Д. А. «О стабильности частоты излучения плазменных релятивистских СВЧ-генераторов»// Письма в ЖТФ, 2007, т. 33, вып. 15.
- Арутюнян С.Г., Рухадзе A.A. «К теории пробоя газов электромагнитными полями большой амплитуды» плазмы, 1979, т.5, № 3, с.702−704. 102.// Физика плазмы, 1979, Т. 5, № 3, с. 702.
- Глазов Л.Г., Игнатьев A.B., Рухадзе A.A. «Высокочастотный разряд в волновых полях»// Под ред. Литвака А. Г., Горький: ИПФ АН СССР, 1988, с. 198.
- Цагарейшвили Н.С. Пробой газов низкого давления в сверсильных неоднородных СВЧ полях // Физика плазмы, 1990, т. 16, вып. 11.
- Богданкевич И. Л., Лоза О. Т., Павлов Д. А. «Укорочение импульса плазменного релятивистского СВЧ-генератора в численных расчетах смодерированием плазмы по методу крупных частиц» // Краткие сообщения по физике ФИАН, в. 2, с. 16−30.
- Павлов Д.А. «Плазменный релятивистский СВЧ-генератор в численных моделях» // Диссертация на соискание у/с к.ф.-м.н., ИОФ РАН, М., 2010.
- Tarakanov V.P. User’s Manual for Code KARAT, Springfield, VA: Berkley Research Associates, Inc. 1992, 137 p.
- Нечаев B.E., Солуянов Е. И., Фукс М. И. «Управление током трубчатого пучка электронов с помощью экранирующего мучка в диоде с магнитной изоляцией» // Письма в ЖТФ, т. 5, вып. 2, с. 113−117.
- Бондарь Ю.Ф., Заворотный С. И., Ипатов А. Л., и др. «Диагностика релятивистского электронного пучка и СВЧ-излучения в карсинотроне» // Физика плазмы, 1982, т. 8, вып. 5, с. 941−946
- Mesyats G.A., Korovin S.D., Gunin A.V. et al, Laser and Particle Beams, 21,197 (2003).
- Лоза O.T., Пономарев A.B., Стрелков П. С., Ульянов Д. К., Шкварунец А. Г. «Источник трубчатой плазмы с управляемым радиусом для плазменного релятивистского СВЧ-Генератора»// Физика плазмы, 1997, т. 23, № 3, с. 222−229.
- Райзер М.Д., Цопп Л. Э. Детектирование мощности СВЧ-излучения наносекундной длительности // РиЭ, 1975, т. 20, № 8, с. 1691 1693.
- Иванов И.Е., Стрелков П. С., Шумейко Д. В. Коаксиальный широкополосный детектор мощных наносекундных С.В.Ч.-импульсов на эффекте горячих электронов // Приборы и техника эксперимента, 2010, № 5, с. 84−92.
- Шкварунец А. Г. «Широкополосный СВЧ-калориметр большой площади» //ПТЭ, 1996, № 4, с. 72.74 radiostrim.ru
- Стрелков П. С., Ульянов Д. К. «Спектры излучения плазменного релятивистского черенковского СВЧ-генератора»// ФП. 2000. Т. 26. В 4. С. 329.
- Кременцов В. И., Стрелков П. С., Шкварунец А. Г. Затухание обратного тока, индуцируемого релятивистским электронным пучком в плазме // ФП, 1977, т. 3, вып. 4, с. 770−773.
- Абубакиров Э. Б., Белоусов В. И., Зайцев Н. И. О влиянии коллекторной плазмы на работу релятивистской ЛОВ // Тез. докл. 6 Всесоюз. симп. по сильноточной электронике. Томск: ИСЭ СО АН СССР, 1986, т. 1, с. 176 178.
- Зайцев Н. И., Ковалев Н. Ф., Кулагин И. С. О механизме ограничения длительности импульса в релятивистском карсинотроне // Тез. докл. 7 Всесоюз. симп. по сильноточной электронике. Томск: ИСЭ СО АН СССР, 1988, т. 1, с. 179−181.
- Ернылева С. Е., Богданкевич И. Л., Лоза О. Т. «Механизм укорочения импульса излучения плазменного релятивистского СВЧ-генератора // Кр. сообщ. по физике ФИАН, 2013, № 9.
- Loza О.Т., Strelkov P. S., and Ivanov I.E., IEEE Trans, on plasma science, 26(3), 336 (1998).
- Черепнин H. В. Сорбционные явления в вакуумной технике // М.: Сов. Радио, 1958.
- Redhead P. A., The effect of absorbed oxygen on measurements with ionization gauges // Vacuum, 1963, vol. 13, No. 7, pp. 253−258.
- Clausing R. E. Release of gas from surfaces by energetic electrons // J. Vac. Sci. Technol., 1964, vol. 1, No. 2, p. 82.
- Богданкевич И. JL, Иванов И. Е., Лоза О. Т. и др. Плазменный релятивистский СВЧ-усилитель с диапазоном частот от 2 до 3 GHz// ПЖТФ, 2007, т. 33, в. 11, с. 65−70
- Грошковский Я. Техника высокого вакуума. М., «МИР», 1975, 624 с.
- Богданкевич И. Л., Стрелков П. С., Тараканов В. П. и др. Калориметрический спектрометр одиночных импульсов излучения приборов релятивистской СВЧ-электроники// Приборы и техника эксперимента, 2000, № 1, с. 92−97.