Эффективные импульсно-периодические источники черенковского излучения на основе сильноточных электронных пучков тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.04 ВАК РФ

Введение.

1. Экспериментальная и теоретическая база для проведения исследований. Соотношения подобия для КПД и параметров электронных генераторов О-типа.

1.1. Импульсно-периодические ускорители электронов наносекундного диапазона длительностей. Вопросы согласования ускорителя и СВЧ-генератора.

1.2. Формирование и транспортировка сильноточного электронного пучка. Структура наносекундного трубчатого пучка.

1.3. Карсинотрон как представитель генераторов черенковского типа. Основные уравнения и их общие свойства.

1.4. Теоретические значения КПД и оптимальных параметров генераторов О-типа в зависимости от начальной энергии электронов.

2. Элементы теории релятивистской ЛОВ. Расчёт электродинамических систем методом матриц рассеяния.

2.1. Роль высокочастотного поля пространственного заряда в карсинотроне.

2.2. Релятивистская JIOB в магнитном поле конечной величины. Решение линейной краевой задачи в условиях близости к циклотронному резонансу.

2.3. Применение метода матриц рассеяния для расчета электродинамических свойств замедляющих систем и элементов конструкции. Увеличение поперечных размеров замедляющей системы.

2.4. Линейная и нелинейная модель релятивистской ЛОВ в условиях предварительной модуляции энергии частиц.

3. Экспериментальные исследования релятивистской ЛОВ.

3.1. Экспериментальные исследования традиционной схемы и ее модификаций. Реализация эффективных режимов генерации.

3.2. Индуцированное рассеяние встречной волны электронным потоком.

3.3. Схема с предварительной модуляцией электронного потока.

3.4.Релятивистская ЛОВ с низким магнитным полем.

4. Некоторые аспекты практического применения мощных наносекундных СВЧ-генераторов.

4.1.Использование релятивистского карсинотрона в качестве передатчика в макете локационной станции.

4.2.Реализация периодического следования СВЧ-импульсов в режиме пакетов. Вывод излучения в виде гауссова пучка.

4.3.Испытания на ресурс взрывоэмиссионного катода в условиях работы микроволнового генератора.

4.4.,Эксперимент по изучению эффектов воздействия наносекундных микроволновых импульсов на некоторые биологические объекты

История вопроса и актуальность темы.

Релятивистская высокочастотная электроника (РВЭ) возникла в начале семидесятых годов как естественное продолжение и развитие классической нерелятивистской электроники [1,2]. В это же время достаточно быстро развивалась и ускорительная техншса[3,4]. Появились сильноточные ускорители прямого действия, позволяющие в режиме взрывной электронной эмиссии формировать релятивистские электронные лучки (РЭП) с энергией частиц, которая сравнима и превышает энергию покоя электрона (тс2 = 511 кэВ, где т -масса покоя электрона, с - скорость света) [5,6]. Практические возможности для широкого применения таких пучков в релятивистской высокочастотной электронике открылись после ряда исследований и создания сильноточных ускорителей, генерировавших пучки с энергией электронов 300-1000 кэВ и токами в единицы и десятки килоампер [7-9]. Таким образом, были созданы предпосылки для создания источников когерентного электромагнитного излучения с импульсной мощностью, недосягаемой для приборов классической электроники с накаливаемыми катодами. Качественное изменение взаимосвязи

2 2 2 1/2 энергии тс у и скорости частиц V (у = (1-у /с )" - релятивистский фактор), приближающейся к скорости света, не могло не привести к существенному изменению поведения частиц при их взаимодействии с электромагнитными волнами [10]. Это потребовало развития новых методов расчётов, проведения экспериментов и последующего совершенствования схемных решений. Стало возможным создание принципиально новых приборов высокочастотной электроники.

Теоретическая основа для описания приборов с релятивистскими электронными пучками была заложена работами А. В. Гапонова, М. И. Петелина, В. К. Юлпатова и их коллег [10-15,120,121,157]. В одной из основополагающих работ [11] выводится закон, связывающий основные параметры генератора с прямолинейным электронным потоком и энергию используемых частиц. Эта связь, называемая ещё принципом подобия, объясняет возможность сохранения высокого коэффициента полезного действия прибора при сколь угодно высокой энергии пучка. Кроме КПД, соотношениями подобия охватываются закономерности изменения основных параметров прибора с длительной группировкой частиц - длины, расстройки синхронизма с волной и амплитуды волны. Затем принцип подобия был распространён на ещё не реализованные приборы типа убитрон со слабо искривлёнными потоками [13] и обобщён на всю область изменения энергий частиц от нерелятивистского уровня (у= 1) до ультрарелятивистского (/» 1) предела [14,15].

Теоретическое положение, что КПД приборов может быть того же порядка, как и в нерелятивистской электронике (или больше [157]), вскоре нашло свое экспериментальное подтверждение при реализации лампы обратной волны (ЛОВ) [16,17]. Эффективность преобразования используемой доли мощности электронного пучка в мощность электромагнитного излучения с длиной волны в трёхсантиметровом диапазоне достигала около 10% [16].

Карсинотрон (другое название лампы обратной волны [15]) был выбран далеко не случайно, учитывая несовершенство первых ускорителей. Действительно, в карсинотроне фазовая скорость близка, а групповая противоположна скорости электронов. Этот фактор обеспечивает распределённую обратную связь и превращает карсинотрон в грубый генератор,

- плавное изменение ускоряющего напряженна за время основной части импульса и соответствующее изменение скорости электронов не приводят к срыву генерации, а лишь смещают частоту генерации. С учётом релятивизма это смещение частоты может быть не слишком значительным. С другой стороны, если сравнивать карсинотрон с генераторами резонансного типа, то важным его преимуществом становится короткое время переходного процесса. Перечисленные свойства карсинотрона в полной мере были продемонстрированы в первом упомянутом эксперименте [16] и в последующих работах, например, в [18-21] при реализации импульсно-периодического режима. Хотя позднее исследованиями были охвачены многие типы приборов, основанных на черенковском и других типах индуцированного излучения электронных потоков, карсинотрон остался объектом наиболее пристального внимания исследователей. В настоящее время, уже в силу определенных достижений и большего понимания процессов, этот генератор становится в ряде случаев наиболее предпочтительным при использовании ускорителей наносекундного диапазона длительностей электронного пучка.

Кроме проблемы повышения эффективности релятивистских СВЧ-приборов, которая представляется вполне очевидной в связи с возможным их применением, перед экспериментаторами остро вставали вопросы освоения больших токов сильноточных электронных пучков. Естественно, что наибольшие трудности возникали при создании коротковолновых устройств, уже в нижней части сантиметрового диапазона длин волн. Для сохранения пространственной и временной когерентности излучения требовалось адекватно использовать известные из классической электроники методы селекции волн и активно разрабатывать новые методы и соответствующие электродинамические системы. По мере нарастания числа разработок релятивистского карсинотрона и других генераторов, отличающихся параметрами электронного пучка, появилась необходимость в уточнении универсальных соотношений подобия для приборов с длительной инерционной группировкой частиц. Действительно, с ростом КПД погрешность известных соотношений слишком велика для определения оптимальной длины, расстройки или амплитуды поля, так как эти соотношения справедливы при ограничениях на максимальное приращение энергии частиц. В детальном анализе нуждались и такие теоретические аспекты в линейной и нелинейной краевой задаче ЛОВ, как роль высокочастотного пространственного заряда и влияние дополнительного циклотронного взаимодействия.

С появлением потребителей релятивистских СВЧ-генераторов возникла необходимость не только в повышении эффективности генерации конкретного прибора, но и в решении дополнительных задач по совершенствованию всей его схемы. Так, при использовании импульсно-периодического микроволнового генератора в радиотехнической системе [22-24] для исследования возможностей наносекундной радиолокации весьма актуальной оказалась проблема снижения магнитного поля и отказа от дорогостоящей криомагнитной техники, а также проблема повышения надёжности и долговечности всех элементов генератора и, прежде всего, катода. Другая наметившаяся область исследовательских прикладных задач связана с использованием мощных импульсно-периодических микроволновых источников для изучения эффектов воздействия сильных электромагнитных полей на электронную аппаратуру, полупроводниковые элементы и другие объекты физики твердого тела, а также в биологии и медицине. В этой связи, стало актуальным получение генерации импульсов с большой частотой следования в режиме пакетов без использования сверхпроводящих соленоидов, исследование новых схемных вариантов карсинотрона для повышения эффективности и снижения магнитного поля, совершенствование электродинамических систем для формирования и вывода в атмосферу волновых пучков и рассмотрение других подобных вопросов. Решению перечисленных проблем, главным образом, и была посвящена исследовательская работа, результаты которой представляются в диссертации.

Цель диссертационной работы.

Основной целью работы являлось теоретическое и экспериментальное изучение различных аспектов функционирования релятивистского карсинотрона и возможности повышения его КПД, совершенствование методов расчёта, а также разработка и исследование новых схемных решений, которые могут удовлетворить возрастающим требованиям к параметрам СВЧ-излучения в импульсно-периодическом режиме.

Ряд конкретных решаемых задач находился в естественном русле общего развития релятивистской высокочастотной электроники. В экспериментальном плане было важным подтвердить основные выводы теории релятивистской ЛОВ, развитой в основном к концу 70-х годов усилиями Н. Ф. Ковалёва и его соавторов, - в частности, возможность повышения эффективности генерации в случае неоднородного по длине прибора импеданса связи. В то время актуальной была задача не только реализовать эффективную и стабильную генерацию в импульсно-периодическом режиме с высокой тактовой частотой повторения импульсов (более 100 Гц), но и продемонстрировать возможность применения карсинотрона в радиотехнических целях.

Логическим продолжением этих экспериментов стало дальнейшее развитие отдельных элементов теории - уточнение соотношений подобия, решение линейной краевой задачи с учётом поперечного движения электронов и наличия дополнительного циклотронного взаимодействия, изучение влияния высокочастотного пространственного заряда, исследование дополнительных методов повышения КПД, - в частности, за счёт предварительной модуляции электронов в схеме с резонансным сосредоточенным рефлектором. Перечисленные задачи составляли суть фундаментальной части проведённых теоретических и экспериментальных исследований с использованием ускорителей типа «СИНУС». Сюда же, вероятно, следует отнести исследования обнаруженного в эксперименте эффекта вынужденного рассеяния встречной волны внутри замедляющей системы ЛОВ и существования высокочастотного излучения в виде набора волн, характеризуемых доплеровским преобразованием частоты и наличием соответствующих резонансных колебаний в гофрированной системе.

К числу решённых в теоретическом и экспериментальном плане задач диссертации относятся исследования предложенной схемы карсинотрона с повышенным поперечным сечением замедляющей системы, - генератора с предварительной модуляцией электронного потока. Использование резонансного сосредоточенного рефлектора для отражения встречной волны, обеспечивает одновременно модуляцию частиц в области рефлектора полем с заданной осевой симметрией. В результате оказывается возможным снижение стартового тока для расчётного режима генерации волны Еы по отношению к конкурентам с другим типом поперечного распределения поля. В исследованиях ставилась задача найти условия, в которых при сохранении селективных свойств такого генератора возможно повышение его эффективности.

Другой круг задач можно условно отнести к задачам прикладного характера. Например, это разработка, создание и испытания электронно-оптических систем генератора, используемого в качестве передатчика в исследовательском макете радиолокационной станции; обеспечение необходимых параметров, работоспособности и радиационной безопасности в процессе локационных экспериментов, а также выбор и испытания взрывоэмиссионного катода на ресурс работы. Нельзя не отметить, что решение подобных задач по плечу только сплочённому коллективу квалифицированных инженеров и научных сотрудников. Многие годы этот коллектив возглавляет его лидер - С. Д. Коровин. Под его руководством с начала 80-х годов были сконструированы, изготовлены и переданы Заказчикам для прикладных исследований около двадцати установок различного класса. Эти установки не повторяли одна другую и, уже в силу широкого спектра требований, от разработчиков требовалось внесение постоянных усовершенствований и новых идей. В диссертации приведены некоторые, наиболее существенные, по мнению автора, результаты, в основном касающиеся непосредственно микроволновой части схем. В результате такой деятельности в последнее время оказалось возможным развернуть эксперименты совместно со специалистами в области биологии по изучению эффектов воздействия наносекундных микроволновых импульсов на простейшие одноклеточные и многоклеточные организмы.

В диссертацию не включены результаты совместного (коллективы сотрудников ИПФ РАН и ИСЭ СО РАН) цикла исследований, в которых были реализованы ряд приборов - генераторов и усилителей в миллиметровом диапазоне длин волн, - как с прямолинейными пучками, так и с потоками осциллирующих электронов. Не упоминаются исследования убитрона, клистрона, а также проведённые при участии автора некоторые эксперименты на основе малогабаритных сильноточных наносекундных ускорителей «СИНУС» и мини-ускорителей типа «МИРА» и «РАДАН», и некоторые другие работы, вошедшие в докторские диссертации соавторов.

Научная новизна работы.

Выведены уточнённые соотношения подобия, справедливые для любой энергии частиц в приборах с длительной инерционной группировкой частиц. Независимо от уровня КПД, эти соотношения остаются справедливыми с точностью не хуже нескольких процентов для определяемых параметров взаимодействия частиц и синхронной волны, а также включают в себя известные асимптотические соотношения подобия.

Проанализирована роль высоких временных гармоник и поля пространственного заряда в целом для случаев однородной и неоднородной замедляющих систем ЛОВ. Эти результаты объясняют многие закономерности, выявляемые в экспериментах.

Развита линейная теория ЛОВ с учётом поперечного взаимодействия и циклотронных волн, а также с учётом конечного пространственного заряда. Данные результаты, а также анализ структурных характеристик сильноточного пучка, в достаточной мере объясняют экспериментальные зависимости генерируемой мощности от величины внешнего магнитного поля.

Развитие отдельных элементов теории релятивистской ЛОВ расширило понимание многих процессов, имеющих место в генераторе, и позволило составить представление о целесообразности тех или иных последующих экспериментов. Проведены экспериментальные исследования релятивистской ЛОВ с различными типами неоднородной замедляющей системы и найдены оптимальные условия, в которых эффективность генерации может составлять 30-40%. Проанализировано влияние несинхронной попутной волны на эффективность генерации ЛОВ.

Исследован спектр излучения релятивистской ЛОВ. Показано, что, как правило, для традиционной схемы ЛОВ могут автоматически обеспечиваться условия для дополнительного комбинированного взаимодействия и порождения высокочастотной составляющей в спектре излучения за счёт вынужденного рассеяния встречной волны электронным пучком. Эффект обязан существованию высокодобротных резонансных колебаний в периодической замедляющей системе релятивистской ЛОВ. Возможность подавления коротковолновой генерации появляется с увеличением поперечных размеров системы.

Обращено внимание на имеющий место в ряде экспериментов эффект ограничения длительности генерируемых импульсов при повышении мощности, начиная с некоторого уровня. Этот уровень находился в зависимости от геометрии гофр в замедляющей системе ЛОВ. Для максимальной используемой амплитуды гофр он составлял около 300 МВт, когда устойчиво воспроизводилось искажение формы импульсов с масштабом задержки порядка 5 не. Для фиксированной длительности питающего импульса избавиться от этого эффекта можно было соответствующим снижением амплитуды гофр. Эти данные позволили выдвинуть гипотезу о существовании взрывной электронной эмиссии в высокочастотном поле с напряженностью порядка 106 В/см и возникновении плотной плазмы.

Предложена и исследована модифицированная схема ЛОВ с повышенным поперечным сечением и резонансным сосредоточенным рефлектором вместо отрезка запредельного волновода. Теоретически и экспериментально продемонстрирована позитивная роль предварительной модуляции электронного пучка в области рефлектора, как фактора селекции типов волн. Определены условия, при которых максимальный теоретический КПД с учётом ряда допущений может достигать около 60%. В экспериментальных исследованиях ЛОВ с резонансным рефлектором реализован КПД около 40% при сохранении высокой степени когерентности излучения. С использованием модифицированной схемы ЛОВ удалось существенно - до 25% - повысить эффективность преобразования мощности электронного пучка в мощность излучения в 3-х сантиметровом диапазоне длин волн в условиях относительно низкого внешнего магнитного поля.

Практическая значимость.

Положительные результаты некоторых экспериментов открыли возможности практического использования подобных источников мощного наносекундного микроволнового излучения. Так, показана возможность использования релятивистского генератора в наносекундной радиолокации. Проведено несколько локационных экспериментов с мощностью в СВЧ-импульсах 300-500 МВт, в которых продемонстрированы изначально предполагаемые уникальные возможности наносекундной локации - высокая контрастность и разрешение отдельных деталей объектов на относительно большой дальности.

Осуществление эффективной генерации в низком магнитном поле создаёт предпосылки для использования постоянных магнитов. Повышение КПД релятивистской ЛОВ в условиях низкого магнитного поля исключительно важно с точки зрения применения приборов релятивистской высокочастотной электроники в прикладных задачах, в физике и других областях знаний. Продемонстрирована работоспособность взрывоэмиссионного катода в процессе длительных испытаний (100 миллионов импульсов) микроволнового генератора с частотой повторения 100 имп/с.

Развитый метод расчёта замедляющих систем карсинотрона на основе матриц рассеяния позволяет проводить полный анализ электродинамических задач и достаточно точно синтезировать геометрию, требуемую из теоретических предпосылок. Необходимость в привлечении подобного аппарата для анализа и проектирования электродинамических систем становится очевидной в условиях возрастающих требований к КПД релятивистских электронных приборов и параметрам микроволнового излучения в целом.

Апробирована методика спектральных измерений с помощью узкополосных фильтров, в том числе квазиоптических резонаторов, имеющих собственную ширину контура, не превышающую ширины спектра излучения наносекундных микроволновых импульсов. Определён коэффициент электронной перестройки частоты излучения релятивистской ЛОВ.

Разработан и создан модифицированный вариант преобразователя типа волны на основе круглого волновода с переменной кривизной, осуществляющий преобразование волн £01—>#ц с эффективностью более 95% и возможностью поворота плоскости поляризации гауссова пучка на выходе без перемещения оси волнового пучка. Для целей применения мощных микроволновых источников разработана, изготовлена и апробирована вспомогательная квазиоптическая система регулирования плотности потока мощности в пространстве с динамическим диапазоном более 30 дб.

Результаты диссертации были использованы для создания ряда установок, переданных Заказчикам, а также при подготовке и проведении исследований по воздействию наносекундных микроволновых импульсов на некоторые биологические объекты. Полученные в этих экспериментах результаты могут служить основой для последующих уникальных исследований. Так, в связи с результатами по воздействию микроволновых импульсов на мух дрозофил, которое оказывается несовместимым с жизнью или воспроизведением потомства, по-видимому, в недалеком будущем будет возможна дезинсекция насекомых без ущерба продуктам сельского хозяйства, растениям, а также дорогостоящим изделиям из меха и т.п.

Апробация работы.

Результаты работы докладывались и обсуждались на различных конференциях и симпозиумах: «Релятивистская высокочастотная электроника» - 1982 г. (Горький), 1984 г. (Москва), 1987 г. (Новосибирск), 1989 г. (Свердловск); «Мощные электронные и ионные пучки» - 1988 г. (Карлсруэ), 1990 г. (Новосибирск), 1992 г. (Вашингтон), 1994 г. (Сан-Диего), 1998 г. (Хайфа), «Международная конференция по импульсной технике» - 1993 г. (Альбукерке), «Симпозиум по сильноточной электронике» - 1986 г. и 2000 г. (Томск), Международный симпозиум «ЕШОЕМ" - 1994 г. (Бордо), 1998 г. (Тель-Авив), 2000 г. (Эдинбург) и других.

Основные результаты диссертации опубликованы в статьях и трудах конференций: [20,21,33,46,47,70-74,81-83,98,99,134,137-147,149-151,161,175-179,193,194,206,216-218,227]. В этом ряду публикаций можно выделить наиболее авторитетные и доступные издания, среди которых отечественные рецензируемые журналы:

Журнал Технической Физики» [47] и «Письма в ЖТФ» [72,73,81,142,149,179], «Доклады Академии Наук» [206], «Приборы и Техника Эксперимента» [175], «Известия ВУЗов. Радиофизика» [21,134,151]; а также зарубежные:

IEEE Transactions On Plasma Science» [82,98,139,146,147,227], «Int. Journal Of Electronics» [178], «Int. Journal Of Infrared and Millimeter Waves» [177].

Часть результатов диссертации содержится в обзорных статьях специализированных выпусков «Релятивистская высокочастотная электроника» [20,46,176] и «Физика микроволн» [150,193,221], а также в журнале «Известия ВУЗов. Физика» [33,83].

Имеются авторские свидетельства [90,219,220]. В тексте есть ссылки на работы автора [19,22,23,35-37,79,80,105], которые вошли ранее в кандидатскую диссертацию [34], а также работы [45,48,63,78,89,148,160,162-164,190,222], содержание которых в результаты диссертации не включается.

Структура диссертации и краткое содержание.

Диссертация включает в себя Введение, четыре главы, Заключение и два Приложения. Каждая из глав состоит из четырёх параграфов.

Основные результаты диссертации сводятся к следующему:

Показано, что ухудшение качества пучка, - такое, как дополнительное возрастание толщины электронной трубки, - можно связать с эффектом экранирования поверхности катода пространственным зарядом электронов, стартующих с первых появляющихся центров взрывной эмиссии и локальным расположением эмиссионных центров на катоде, число которых ограничено и снижается с уменьшением магнитного поля.

Проведены исследования долговечности работы трубчатых катодов из различных материалов в импульсно-периодическом режиме работы релятивистского микроволнового генератора, в результате которых показана возможность функционирования катода, изготовленного из плотного графита, в течение 100 миллионов импульсов. Наблюдаемый эффект возрастания времени задержки взрывной эмиссии с ростом числа импульсов для графитовых катодов сопровождается выходом на насыщение после нескольких миллионов импульсов, определяемых износом материала кромки на длину порядка её толщины. Сделан вывод о том, что для преодоления эффекта возрастания задержки эмиссии с графитового катода необходимо увеличивать минимальное значение локальной напряженности электрического поля, составляющее в эксперименте «¡3 106 В/см (без учёта поля пространственного заряда) в случае задержки тока 5 не. Для катодов, выполненных из различных металлов с малой толщиной стенки, подобной стабилизации задержки тока в условиях эксперимента не происходит, из чего следует вывод о непригодности металлических катодов.

Решена задача о зависимости КПД и оптимальных параметров генераторов с длительной инерционной группировкой от начальной энергии частиц. Выведены функциональные связи, с помощью которых можно без ограничений на КПД распространить известное решение для одной энергии частиц на всю шкалу энергий с погрешностью несколько процентов, определяемой вторым порядком метода последовательных приближений, где малый параметр задачи связан с нерелятивистской скоростью частиц в системе отсчёта, движущейся со скоростью синхронной волны. Погрешность уменьшается, а соотношения переходят к известному асимптотическому виду, если расстройку синхронизма уменьшать или увеличивать длину прибора по сравнению с оптимальной длиной. К числу соотношений подобия добавлены условия на дополнительные параметры задачи - глубину модуляции частиц и параметр пространственного заряда.

Из решения линейной краевой задачи ЛОВ получены аппроксимирующие функции, позволяющие рассчитать стартовые условия и инкремент нарастания поля в линейном режиме, как функции параметра пространственного заряда. При оптимальном параметре пространственного заряда его роль в нелинейном режиме и в случае однородной замедляющей системы сводится к почти двукратному повышению КПД за счёт более выгодного продольного распределения фазы высокочастотного тока, а с учётом высоких временных гармоник, - и за счёт затягивания процесса разрушения электронных сгустков. Выигрыш в КПД и оптимальное значение параметра пространственного заряда снижаются в условиях существования несинхронных полей и использования дополнительных приёмов повышения КПД.

Решение краевой задачи ЛОВ в условиях дополнительного циклотронного резонанса указывает на невозможность возбуждения колебаний вблизи него при использовании сильноточных пучков и рабочей волны Eq\. Установлены критерии оценки эффекта и масштаб изменения расстройки синхронизма в зависимости от магнитного поля в области параметров, реализуемых в экспериментах. Показано, что ослабить роль циклотронного взаимодействия на линейной стадии ЛОВ позволяет переход к замедляющим системам с повышенными поперечными размерами.

Исследованы варианты повышения КПД релятивистской ЛОВ за счёт профилирования сопротивления связи, фазовой скорости гармоники и использования несинхронных волн в традиционной схеме, имеющей запредельный волновод на входе и средний диаметр замедляющей системы, примерно равный длине волны. Зарегистрированы максимальные значения КПД до 40%. С ростом эффективности преобразования мощности электронного пучка в мощность электромагнитной волны теряется адаптивность ЛОВ по отношению к малым изменениям параметров пучка. Это вынуждает ограничивать степень нерегулярности замедляющей системы и использовать сглаженные функции для профиля связи или фазовой скорости. Среднеквадратичное отклонение импульсной СВЧ- мощности и тока пучка в экспериментах могут быть сравнимы, и составлять величину «1% в импульсно-периодическом режиме при КПД «20%. Среднеквадратичное отклонение центральной частоты может не превышать 0,1%. Показана возможность электронной перестройки частоты релятивистской ЛОВ: в области ускоряющих напряжений 500 кВ для перестройки частоты на 1% необходимо изменять напряжение приблизительно на 20%.

Показано, что для традиционной схемы ЛОВ характерно существование высокодобротных брэгговских резонансов на частотах, значительно превышающих рабочую частоту, и обеспечивающих превышение стартовых условий для вынужденного рассеяния встречной волны на релятивистских электронах. Подобные условия могут не выполняться при увеличении поперечных размеров ЛОВ.

Предложена и исследована новая схема ЛОВ, содержащая сосредоточенный резонансный рефлектор для отражения встречной волны и имеющая в 1,5-2 раза больший диаметр замедляющей системы. Предварительная модуляция энергии частиц в области рефлектора может происходить лишь в полосе частот и с тем же азимутальным индексом, который имеет отражаемая волна, поэтому реализуются условия для эффективной селекции волн. Данная схема ЛОВ представляет собой аналог клистрона с распределённым взаимодействием, и для оптимальных параметров модуляции имеет такой же высокий теоретический КПД. В эксперименте с использованием регулярной замедляющей системы КПД может достигать около 25% и ограничивается в связи с нарушением условий селекции волн. Показано, что этот уровень КПД сохраняется в относительно малых магнитных полях, поэтому в импульсно-периодическом режиме можно отказаться от применения сверхпроводящих соленоидов. При использовании соленоида постоянного тока получена импульсная мощность до 500 МВт в импульсно-периодическом режиме до 150 Гц.

Дано развитие методу матриц рассеяния для расчёта свойств замедляющих систем и дополнительных элементов схемы СВЧ- прибора. Не уступая по возможностям «холодному» электродинамическому эксперименту, метод позволяет проводить анализ и выбор требуемой геометрии. В частности, проанализированы различные варианты согласования замедляющей системы и круглого волновода. Предложен и описан вариант эффективного преобразователя типа волны из в Ни на основе изогнутого волновода переменной кривизны, в котором оси волноводов на входе и выходе остаются неподвижными при повороте плоскости поляризации. Расчётная эффективность изготовленного преобразователя с повышенным сечением (ка = 4,1) близка к измеренной эффективности всей системы формирования гауссова пучка, составившей 95%. Разработана и апробирована квазиоптическая система для регулирования плотности потока мощности микроволновых импульсов в свободном пространстве и обеспечивающая динамический диапазон более 30 дб.

Разработаны и созданы мобильные источники мощного микроволнового излучения на основе релятивистского карсинотрона, работающие в режиме пакетов импульсов с выводом излучения в виде волнового пучка. Такие источники доведены до уровня коммерческого товара и эффективно используются в решении прикладных задачах. Максимальная частота повторения импульсов в пакетах может составлять около 103 Гц. Наибольшая достигнутая импульсная мощность микроволнового излучения в диапазоне частот 10 ГГц около 700 МВт обеспечивалась в пакетах с длительностью 1 секунда и частотой повторения до 400 Гц.

Внесён существенный вклад в разработку, создание и испытания ряда импульсно-периодических СВЧ-генераторов на основе релятивистской ЛОВ. Их применение демонстрирует уникальные возможности наносекундной радиолокации: малая длительность СВЧ- импульсов позволяет в полной мере реализовать высокое пространственное разрешение и контрастность изображения во многих случаях без применения математической обработки сигналов, а в случае расстояний порядка 100 км выделить достаточно удалённые движущиеся объекты с существенным подавлением сигналов, отраженных от неподвижных объектов. Имеется возможность решения некоторых радиотехнических задач, например, изучения стойкости радиоэлектронной аппаратуры. Начаты исследования в области биологии: экспериментально доказано отсутствие эффекта электропорации клеточных мембран под действием СВЧ- импульсов с напряжённостью электрического поля 1,5 104 В/см и выявлены условия, при которых подобное воздействие на эмбрионы дрозофил оказывается несовместимым с нормальным развитием и продолжением потомства.

Так как все проведённые теоретические исследования имели практическую направленность с целью разработки и совершенствования импульсно-периодических релятивистских СВЧ-генераторов, основные научные выводы являются уже апробированными. В то же время, отдельные результаты, имеющие фундаментальный характер, могут быть использованы гораздо шире. Рекомендации по использованию научных результатов можно сформулировать следующим образом.

Полученные дополнительные сведения о физике процессов на катодах, работающих в режиме взрывной электронной эмиссии, могут быть полезны для формирования сильноточных электронных пучков, которые требуются в широком спектре задач физической электроники. С точки зрения формирования наносекундных электронных пучков важную роль играет эффект экранирования катода полем пространственного заряда электронов, которые стартуют с центров-лидеров. Наиболее подходящим материалом катода в целом ряде случаев следует считать плотный (мелкозернистый) графит. Для обеспечения стабильной и долговечной работы графитового катода с характерным временем задержки взрывной эмиссии в диапазоне < 10"9 с необходимо создавать напряжённость электрического поля без учёта поля пространственного заряда > (4-5)106 В/см. Дополнительным условием является длительность переднего фронта падающей волны напряжения, -она должна быть как можно короче или соизмерима с допускаемой задержкой взрывной эмиссии и формирования тока пучка в приближении ступенчатой функции появления поля на катоде.

Полученные уточнённые соотношения подобия могут быть использованы не только для проектирования ЛОВ в других диапазонах энергии электронов, но и при расчётах целого ряда приборов с длительной инерционной группировкой частиц. Так как для многих типов продольного распределения поля синхронной волны результат решения нелинейной задачи известен в ультрарелятивистском случае, процедура расчёта упрощается кардинально, - до уровня минутных вычислений с помощью калькулятора. Впервые в число учитываемых соотношений подобия включается соотношение для величины приведённого параметра пространственного заряда. Как показано в диссертации, данный фактор не следует игнорировать, если проектируемая эффективность передачи энергии в электромагнитное излучение должна быть высокой и близкой к максимальной величине для данного типа прибора.

Методы повышения КПД, которые исследованы в различных схемах построения ЛОВ, могут быть распространены на другие типы приборов, основанных как на механизме излучения Черенкова, так и других механизмах вынужденного излучения частиц. Достаточно перспективным представляется использование эффекта предварительной модуляции частиц в области резонансного рефлектора, как для повышения КПД, так и в качестве дополнительного инструмента в арсенале методов селекции волн. В диссертации такие резервы не исчерпаны и в отношении релятивистской ЛОВ. По-видимому, уже в ближайшем будущем КПД карсинотрона может перевалить за 50%. Предпосылками для такого продвижения являются предварительные результаты исследования ЛОВ, имеющей дозированную глубину модуляции частиц и неоднородную замедляющую систему.

На практике может найти применение факт существенного влияния положения рефлектора относительно замедляющей системы на фазу модуляции и частоту возбуждаемых колебаний в автогенераторе. Так, смещение рефлектора в релятивистской ЛОВ на 3% от длины волны приводит к сдвигу несущей частоты приблизительно на 1%. Сосредоточенный рефлектор может быть легко модифицирован для применения в системе ввода внешнего сигнала и создания усилителя. Идея трансформации и возбуждения запертых мод может быть распространена на случай электродинамических систем релятивистской ЛОВ, имеющих ещё большие поперечные размеры в сравнении с исследованными. • Очевидна перспектива более широкого применения и последующего развития методов электродинамических расчётов на основе матриц рассеяния в силу высокой рентабельности получения информации за единицу времени. По-видимому, эффективной должна быть также интеграция данного метода с некоторыми задачами электроники.

В заключении считаю приятным долгом поблагодарить своих учителей и руководителей - Г. А. Месяца и С. Д. Коровина, а также тех учёных, с кем мне посчастливилось иметь дискуссии, деловые и личные контакты - М. И. Петелина, Н. Ф. Ковалёва, В. Л. Братмана, Г. Г. Денисова, А. В. Сморгонского и других, а также сотрудников лаборатории - С. Д. Полевина, А. В. Гунина, В. П. Губанова, О. П. Кутенкова и остальных членов коллектива, которые своим трудом способствовали достижению результатов.

Заключение.

1. Гапонов А. В. Взаимодействие непрямолинейных пучков с электромагнитными волнами в линиях передач. // Изв. Вузов. Радиофизика, 1960, Т.З, №1, с. 57-63.

2. Гапонов А. В., Петелин М. И., Юлпатов В. К. Индуцированное излучение возбужденных классических осцилляторов и его использование в высокочастотной электронике. // Изв. Вузов. Радиофизика, 1967, Т. 10, №910, с. 1414-1466.

3. Grabil S. Е., Nablo S. V. The generation and diagnoses of pulsed relativistic electron beams above 10n Watts. // IEEE Trans, on Nucl. Sei., 1967, V. NS-14, №3, p. 782-788.

4. Воробьев Г. А., Месяц Г. А. Техника формирования высоковольтных наносекундных импульсов. //М.: Госатомиздат, 1963, 167 с.

5. Бугаев С. II., Загулов Ф. Я., Ковальчук Б. М., Месяц Г. А. Сильноточный импульсный ускоритель электронов. // Тезисы докладов Всесоюзной конференции по высоковольтной физической аппаратуре. Томск, 1967, с.48.

6. Месяц Г. А. Генерирование мощных наносекундных импульсов. // М.: Сов. радио, 1974, 256 с.

7. Диденко А. Н., Григорьев В. П., Усов Ю. П. Мощные электронные пучки и их применение. // М.: Атомиздат, 1977, 153 с.

8. Рухадзе А. А., Богданкевич JL С., Рухлин В. Г., Росинский С. Е. Физика сильноточных релятивистских электронных пучков. // М.: Атомиздат, 1980, 163 с.

9. Гапонов-Грехов А. В., Петелин М. И. Релятивистская высокочастотная электроника. // Вестник АН СССР, 1979, №4. с. 11-23.

10. Петелин М. И. Принцип подобия для высокочастотных приборов с ультрарелятивистскими электронными потоками. // Изв. Вузов. Радиофизика, 1970, Т. 13, №10, с. 1586-1589.

11. Юлпатов В. К. Возбуждение колебаний в полом резонаторе релятивистским электронным пучком. // Изв. Вузов. Радиофизика, 1970, Т. 13, №12, с. 17841787.

12. Петелин М. И., Сморгонский А. В. К нелинейной теории убитрона. // Изв. Вузов. Радиофизика, 1973, Т. 16, №2, с. 232-237.

13. Ковалев Н. Ф. О расширении пределов применимости асимптотической теории черенковских СВЧ-приборов типа О. // Радиотехника и электроника, 1981, Т. 26, №6, с. 1337-1339.

14. Ковалев Н. Ф., Петелин М. И., Райзер М. Д., Сморгонский А. В., Цопп J1. Э. Генерация мощных импульсов электромагнитного излучения потоком релятивистских электронов. // Письма в ЖЭТФ, 1973, Т. 18, №4, с. 232-235.

15. Carmel Y., Ivers J., Kribel R. E. And Nation J. Intense coherent Cerenkov radiation due to the interaction of a relativistic electron beam with a slow-wave structure. //Appl. Phys. Lett., 1974, V.33, p. 1278-1282.

16. Mesyats G. A., Zagulov F. Y., Elchaninov A. S., Korovin S. D„ Rostov V. V. The reb pulse-periodic microwave generators. // Proc. 4th Int. Conf. On High Power Electron and Ion Beam Research and Technology. Palaiseau, 1981, У.2, p. 847852.

17. Коровин С. Д., Ростов В. В., Сморгонский А. В. Импульсно-периодический релятивистский карсинотрон. // Изв. Вузов. Радиофизика, 1986, Т.29, №10, с. 1278-1280.

18. Wardrop B. A russian experimental high-power, short-pulse radar. // The GEC J. of Technology, 1997, V. 14, No. 3, p.3-21 (Адрес в Интернете: http://gecmarc02.uuhost.uk.uu.net/journal/v 14n3p 141/).

19. Ельчанинов А. С., Загулов Ф. Я., Ковальчук Б. М. Генератор коротких электронных пучков с встроенным в линию источником высокого напряжения. // В кн.: Мощные наносекундные импульсные источники ускоренных электронов. Новосибирск: Наука, 1974, с. 119-123.

20. Загулов Ф. Я., Борисов В. Я., Власов Г. Я. И др. Импульсный наносекундный сильноточный ускоритель электронов с частотой срабатывания до 100 Гц. // ПТЭ, 1976, №5, с. 18-20.

21. Rohwein G. J., Buttram М. Т., Prestwich R. R. Design and development of a 350 kV, 100 pps electron beam accelerator. // Proc. 2th Int. Conf. On High Power Electron and Ion Beam, Cornell University, New York, 1977, p.845-856.

22. Ельчанинов А. С., Загулов Ф. Я., Коровин С. Д., Месяц Г. А. Исследование стабильности высоковольтного разрядника с потоком рабочего газа между электродами. // ПТЭ, 1979, №4, с. 162-164.

23. Коровин С. Д. Трансформатор Тесла в сильноточных импульсно-периодических ускорителях. // Препринт №47. Томск: ТФ СО АН СССР, 1988,38 с.

24. Быков Н. М., Иванов В. Н., Коровин С. Д., Полевин С. Д., Ройтман А. М. Сильноточный наносекундный ускоритель электронов с частотой повторения 1 кГц. // ПТЭ, 1991, с. 38-40.

25. Быков Н. М., Вашаев О. А., Губанов В. П., Гунин А. В., Коровин С. Д., Якушев А. Ф. Сильноточный управляемый разрядник с частотой срабатывания 100 Гц. // ПТЭ, 1988, №6, с. 96-99.

26. Коровин С. Д., Ростов В. В. Сильноточные наносекундные импульсно-периодические ускорители электронов на основе трансформатора Тесла. // Изв. Вузов. Физика, 1996, Т.39,№12, с. 21-30.

27. Ростов В. В. Исследование высокочастотных генераторов на основе сильноточных импульсно-периодических ускорителей электронов. // Кандидатская диссертация. Томск: ИСЭ СО АН СССР, 1985.

28. Ельчанинов А. С., Загулов Ф. Я., Коровин С. Д., Ростов В. В., Сморгонский А. В. Клистрон с релятивистским электронным пучком. // Изв. Вузов. Радиофизика, 1982, Т.25, №8, с. 966-968.

29. Ельчанинов А. С., Коровин С. Д., Месяц Г. А., Ростов В. В. Вынужденное ондуляторное излучение в режиме высокого КПД. // Письма в ЖТФ, 1984, Т.10, №18, сЛ 113-1118.

30. Братман В. Л., Губанов В. П., Денисов Г. Г., Коровин С. Д., Полевин С. Д. Ростов В. В., Сморгонский А. В. Релятивистские оротроны мощные источники когерентного миллиметрового излучения. // Письма в ЖТФ, 1984, Т.10, №13, с.807-811.

31. Зайцев Н. И., Ковалев Н. Ф., Кольчугин Б. Д., Фукс М. И. Экспериментальное исследование релятивистского карсинотрона. // ЖТФ, 1982, Т.52, №8, с.1611-1617.

32. Александров А. Ф., Галузо С. Ю., Канавец В. И., Плетюшкин В. А. Слепков А. И. Особенности черенковского излучения релятивистского электронного потока в гофрированном волноводе. //ЖТФ, 1980, Т.50. №11, с.2381-2389.

33. Иванов В. С., Кременцов С. И., Куценко В. А., Райзер М. Д., Рухадзе А. А. Исследование релятивистского черенковского автогенератора. // ЖТФ, 1981, Т.51, №5, с.970-975.

34. Иванов В. С., Ковалев Н. Ф., Кременцов С. И., Райзер М. Д. Релятивистский карсинотрон миллиметрового диапазона. // Письма в ЖТФ. 1978. Т. 14. №4, с.817-820.

35. Ельчанинов А. С., Коровин С. Д., Месяц Г. А., Шпак В. Г., Яландин М. И. Генерация мощного СВЧ-излучения с использованием сильноточных мини-ускорителей. //Докл. АН СССР, 1984, Т.279, №3, с. 624-626.

36. Быков Н. М., Коровин С. Д., Месяц Г. А., Шпак В. Г., Яландин М. И. Экспериментальное исследование генерации мощного СВЧ-излучения в релятивистских карсинотронах миллиметрового диапазона. // Письма в ЖТФ, 1985, Т.11, №9, с.541-545.

37. Кузнецов П. И., Стратанович Р. Л. Об оптимальном переходе между двумя различными однородными линиями. //Радиотехника, 1954, №2, с. 13-20.

38. Губанов В. П., Коровин С. Д., Пегель И. В., Ростов В. В., Степченко А. С., Ульмаскалов М. Р., Шпак В. Г., Шунайлов С. А., Яландин М. И. Генерациямощных наносекундных импульсов электромагнитного излучения. // Письма в ЖТФ, 1994, Т.20, №14, с.89-93.

39. Быков Н. М., Губанов В. П., Гунин А. В., Коровин С. Д., Полевин С. Д., Ростов В. В., Сморгонский А. В., Якушев А. Ф. Релятивистский карсинотрон с высокой средней мощностью. // ЖТФ, 1989, Т.59, №5, с.32-38.

40. Зернов H. В., Карпов В. Г. Теория радиотехнических цепей. // Л.: Энергия, 1972, 578с.

41. Богданкевич Л.С., Рухадзе А. А. Устойчивость релятивистских электронных пучков. //УФН, 1971, Т. 103, №4, с.609-640.

42. Глейзер И. 3., Диденко А. Н., Жерлицин А. Г., Красик Я. Е., Усов Ю. П., Цветков В. И. Получение трубчатого релятивистского электронного пучка в коаксиальной пушке с магнитной изоляцией. // Письма в ЖТФ, 1975, Т.1, №10, с.463-465.

43. Нечаев В. Е., Фукс М. И. Формирование трубчатого сильноточного пучка релятивистских электронов в системе с магнитной изоляцией (приближенныйрасчет). //ЖТФ, 1977, "Г.47,№11, с.2347-2353.

44. Федосов А. И., Литвинов Е. А. Беломытцев С. Я., Бугаев С.П. К расчету характеристик электронного пучка, формируемого в диоде с магнитной изоляцией. // Изв. Вузов. Физика, 1977, №10, с. 134-135.

45. Нечаев В. Е. Формирование электронного потока в коаксиальной пушке в сильном продольном магнитном поле. // Физика плазмы, 1979, Т.5, №3, с.706-710.

46. Беломытцев С. Я., Литвинов Е. А., Месяц Г. А., Федосов А. И. Характеристики электронного пучка, формируемого в диоде с магнитной изоляцией. // Физика плазмы, 1981, Т.7, №1, с.86-90.

47. Ковалев Н. Ф., Фукс М. И. Стационарные состояния замагниченных тонкостенных сильноточных пучков релятивистских электронов. // ЖТФ, 1982, Т.52, №10, с.2002-2008.

48. Нечаев В. Е. О возможностях аналитического рассмотрения формирования РЭП в коаксиальном диоде при различных изолирующих магнитных полях. // Тез. Докл.: 4-й Всесоюзный симпозиум по сильноточной электронике, Томск, 1982, Т.1, с.241-244.

49. Бугаев С. П., Зайцев Н. И., Ким А. А., Кошелев В. И., Федосов А. И., Фукс М. И. Процессы в диодах с магнитной изоляцией, использующих взрывную эмиссию электронов. // В кн.: Релятивистская высокочастотная электроника.

50. Проблемы повышения мощности и частоты излучения. Горький: ИПФ АН СССР, 1981, с. 36-61.

51. Брейзман Б. Н., Рютов Д. Д. К теории фокусировки релятивистского электронного пучка в диоде. // Докл. АН СССР, 1975, Т.225, №6, с. 13081311.

52. Рютов Д. Д. О критическом токе релятивистских электронных пучков. // ЖТФ, 1977, Т.47, №4, с.709-715.

53. Беломытцев С. Я., Коровин С. Д., Месяц Г. А. Эффект экранировки в сильноточных диодах. // Письма в ЖТФ, 1980, Т.6, №18, с.1089-1092.

54. Коровин С. Д., Пегель И. В. Структура сильноточного РЭП. формируемого в коаксиальном магнитоизолированном диоде с кромочным катодом. // ЖТФ. 1992, Т.62,№4, с. 139-145.

55. Ельчанинов А. С., Загулов Ф. Я., Коровин С. Д., Месяц Г. А. О стабильности релятивистских электронных пучков. // ЖТФ, 1981, Т.51, №5. с.1005-1008.

56. Коровин С. Д., Пегель И. В. Численный расчёт формирования сильноточных электронных потоков в коаксиальных магнито-изолированных диодах // ЖТФ, 1994, Т.64, №3, с. 140-156.

57. Месяц Г. А., Проскуровский Д. И. Импульсный электрический разряд в вакууме. // Новосибирск: Наука, 1984, 256с.

58. Gunin A. V., Korovin S. D„ Landl У. F„ Mesyats G. A., and Rostov V. V. Experimental studies of long-lifetime cold cathodes for high power microwave oscillators. // Proc. of 12th IEEE Int. Pulsed Power Conf., Monterey, USA, 1999, pp. 833-836.

59. Гунин А. В., Коровин С. Д. Ландль В. Ф., Месяц Г. А., Ростов В. В. Взрывоэмиссионный катод с большим временем жизни. // Письма в ЖТФ, 1999, Т.25, № 22, с.84-94.

60. Куркан И. К., Ростов В. В., Тотьменинов Е. М. О возможности снижения магнитного поля в релятивистской ЛОВ. // Письма в ЖТФ, 1998, Т.24, №10, с.43-47.

61. Gunin А. V., Korovin S. D., Kurkan I. К., Pegel I. V., Rostov V. V., and Totmeninov E. M. Relativistic BWO with electron beam pre-modulation. // Proc. Of 12th Int. Conf. On High Power Particle Beams, Haifa, 1998, Vol. 2, p. 849-852.

62. Abubakirov E.B., Fuchs M.I., Kolganov L.G. et. al.// Abstr. of III Int. Workshop «Strong Microwaves in plasmas». N.Novgorod, Russia, 1996, p.S19.

63. Шестопалов В. П. Дифракционная электроника. // Харьков: Высшая школа, 1976, 231с.

64. Александров А. Ф., Галузо С. Ю., Канавец В. И., Плетюшкин В. А. Возбуждение поверхностных волн релятивистским электронным потоком в диафрагмированном волноводе. // ЖТФ, 1981, Т. 51, №8, с.1727-1732.

65. Братман В. Л, Денисов Г. Г., Коровин С. Д., Полевин С. Д., Ростов В. В., Якушев А. Ф. Релятивистский черенковский генератор миллиметрового диапазона длин волн. // Письма в ЖТФ, 1983, Т. 9, №10, с.617-620.

66. Bratman V.L., Denisov G. G., Korovin S. D., Ofitserov M. M„ Polevin S. D., Rostov V. V. Millimeter-wave HF Relativistic electron oscillators. // IEEE Trans. On Plasma Science, 1987, Vol. PS-15, №1, p. 2-15.

67. Коровин С. Д., Полевин С. Д., Ростов В. В. Мощные черенковские СВЧ-генераторы на основе сильноточных наносекундных электронных пучков. // Изв. Вузов. Физика, 1996, Т.39. №12, с. 5-20.

68. Бугаев С. П., Канавец В. И., Климов А. И., Кошелев В. И., Черепенин В. А. Релятивистский многоволновый черенковский генератор. // Письма в ЖТФ,1983, Т. 9, №22, с.1385-1390.

69. Коровин С. Д., Месяц Г. А., Полевин С. Д. Генератор мощного миллиметрового излучения на эффекте Смита-Парселла. // Письма в ЖТФ.1984, Т. 10, №20, с.1289-1292.

70. Абубакиров Э.Б., Сморгонский А. В. Получение стабильных режимов автоколебаний в релятивистском секционированном СВЧ-генераторе. // Радиотехника и электроника, 1990, Т. 5, №1, с.133-138.

71. Братман В. Л., Губанов В. П., Денисов Г. Г., Коровин С. Д., Полевин С. Д., Ростов В. В., Сморгонский А. В. Экспериментальное исследованиесекционированного СВЧ-генератора с релятивистским электронным пучком. //Письмав ЖТФ, 1988, Т. 9, №1, с.9-14.

72. Братман В. JL, Денисов Г. Г., Ковалев Н. Ф., Коровин С. Д., Петелин М. И., Полевин С. Д., Ростов В. В., Сморгонский А. Релятивистский СВЧ-прибор. // А. С. № 1457708. Приоритет от 28.01.87. Кл. H01.J 25/00.

73. Ковалев Н. Ф., Кольчугин Б. Д., Кротова 3. Н. Ультрарелятивистский твистрон. // Радиотехника и электроника, 1975, Т. 20, №12, с.2636-2637.

74. Ковалев Н. Ф., Кольчугин Б. Д., Кротова 3. Н. Ультрарелятивистский усилительный клистрон с распределенным взаимодействием. // Радиотехника и электроника, 1975, Т. 20, №6, с. 1309-1311.

75. Ковалев Н. Ф., Петрухина В. И., Сморгонский А. В. Ультрарелятивистский карсинотрон. // Радиотехника и электроника, 1975, Т. 20, №7, с. 1547-1550.

76. Ковалев Н. Ф. Исследование высокочастотных генераторов обратной волны, основанных на индуцированном черенковском излучении сильноточных релятивистских электронных потоков. // Кандидатская диссертация. Горький: ИПФ АН СССР, 1983.

77. Гинзбург Н. С., Кузнецов С. П., Федосеева Т. Н. Теория переходных процессов в релятивистской ЛОВ. // Изв. Вузов. Радиофизика, 1978, Т.21, №7, с. 1037-1052.

78. Swegle J. A., Poukey J. W„ and Leifeste G. T. Backward wave oscillators with rippled wall resonators: analytic theory and numerical simulation. // Phys. Fluids, 1985, Vol. 28, pp. 2882-2894.

79. Moreland L. D„ Shamiloglu E., Lemke R. W., Roitman A. M., Korovin S. D., and Rostov V. V. Enhanced frequency agility of high-power relativistic backward wave oscillators. // IEEE Transaction on Plasma Science, 1996. Vol. 24, №3, pp. 852-858.

80. Gubanov V. P., Korovin S. D., Pegel I. V., Rostov V. V., Stepchenko A. S., and Totmeninov E. M. Compact Source of high-power microwaves. // Proc. Of SPIE «Intense Microwave Pulses 4», Denver, Colorado, 1996, Vol. 2843, pp. 228-237.

81. Клеен В., Пешль К. Введение в электронику сверхвысоких частот: лампы с длительным взаимодействием. //М.: Сов. Радио, 1963, 271 с.

82. Альтшулер Ю. Г., Татаренко А. С. Лампы малой мощности с обратной волной. // М.: Сов. Радио, 1963, 296 с.

83. Вайнштейн Л. А. О релятивистских электронных приборах типа «О». // ЖТФ, 1979, т. 49, №6, с. 1129-1147.

84. Ковалев Н. Ф., Петрухина В. И. Ультрарелятивистский карсинотрон со скачком сопротивления связи. // Электронная техника, серия1: Электроника СВЧ, 1977, №7, с. 102-105.

85. Ельчанинов А. С., Загулов Ф. Я., Ковалев Н. Ф., Месяц Г. А., Коровин С. Д., Ростов В. В., Сморгонский А. В. Высокоэффективный релятивистский карсинотрон. // Письма в ЖТФ, 1980, Т. 6, №7, с.1443-1447.

86. Шевчик В. Н., Трубецков Д. И. Аналитические методы расчета в электронике СВЧ. // М.: Сов. Радио, 1970, 584с.

87. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Теоретическая физика. Т.2 Теория поля. // М.: Наука, 1988, 509 с.

88. Гинзбург В. Л. Об использовании эффекта Черенкова для излучения радиоволн. // ДАН СССР, 1947, Т. 56, №3, с. 294-296.

89. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Теоретическая физика. Т.1 Механика. // М.: Наука, 1988,213 с.

90. Коломенский А. А., Лебедев А.Н. Авторезонансное движение частиц в плоской электромагнитной волне. // ДАН СССР, 1962, Т. 145, №6, с. 12591265.

91. Давыдовский В. Я. О возможностях резонансного ускорения заряженных частиц электромагнитными волнами в постоянном магнитном поле. // ЖЭТФ, 1962, Т. 43, №3(9), с. 886-892.

92. Братман В. Л., Гинзбург Н. С., Нусинович Г. С., Петелин М. И., Юлпатов В. К. Циклотронные и синхротронные мазеры. // В кн.: Релятивистская высокочастотная электроника. Горький: НПФ АН СССР, 1979, с. 157-216.

93. Вайнштейн Л. А. Электромагнитные волны. // М.: Сов. Радио, 1957, 580 с.

94. Вайнштейн Л. А., Солнцев В. А. Лекции по сверхвысокочастотной элетронике. // М.: Сов. Радио, 1973. 399 с.

95. Ковалев Н. Ф. Электродинамическая система ультрарелятивистской ЛОВ. // Электронная техника, серия1: Электроника СВЧ, 1978, №3, с. 102106.

96. Гайдук В. И., Палатов К. И., Петров Д.М. Физические основы электроники СВЧ. // М.: Сов. Радио, 1971, 600 с.

97. Гинзбург Н. С., Новожилова Ю. В. Нелинейная теория вынужденного рассеяния волноводных мод на релятивистском электронном пучке, фокусируемом продольным магнитным полем. Основные уравнения. // Радиотехника и электроника, 1984, Т. 29, №12, 2419-2429.

98. Brejzman В. N., Ryiitov D. D. Powerful relativistic electron beams in a plasma and a vacuum. // Nuclear fusion. 1974, Vol. 14, № 6, p. 1589-1596.

99. Петелин M. И. Генерация когерентного излучения интенсивными потоками релятивистских электронов. // В кн.: Лекции по электронике СВЧ (3-я зимняя школа-семинар инженеров), Саратов: СГУ, 1974, ч. 4, с. 179-208.

100. Братман В. Л., Гинзбург Н. С., Ковалев Н. Ф., Нусинович Г. С., Петелин М. И. Общие свойства коротковолновых приборов с длительной инерционной группировкой. // В кн.: Релятивистская высокочастотная электроника. Горький: ИПФ АН СССР, 1979, с. 249-274.

101. Братман В. Л., Гинзбург Н. С., Петелин М. И. Теория лазеров и мазеров на свободных электронах. // В кн.: Лекции по электронике СВЧ (5-я зимняя школа-семинар инженеров). Саратов: Изд. Сарат. Ун-та, 1981, ч. 1, с. 69-1 72.

102. Рабинович М. И., Трубецков Д. И. Введение в теорию колебаний и волн. //М.: Наука, 1984,431с.

103. Поляк В. Е., Филатов В. А. Особенности группировки и энергообмена с бегущей волной при оптимальном взаимодействии О-типа. // Радиотехника и электроника, 1986, Т. 31, №11, с. 2233-2241.

104. Кротова 3. Н., Чертков Ю. С. К нелинейной теории СВЧ генераторов, основанных на индуцированном черенковском излучении релятивистских электронных потоков. // Изв. Вузов. Радиофизика, 1974, Т. 17, №3, с. 413415.

105. Арнольд В. И. Математические методы классической механики. // М.: Наука, 1979, 426 с.

106. Филимонов Г. Ф. Изохронная лампа бегущей волны. // Радиофизика и электроника. 1958, Т. 2, №1, с. 85-91.

107. Белявский Е. Д. О режиме работы приборов О-типа с захватом электронных сгустков полем электромагнитной волны. // Радиотехника и электроника, 1971, Т. 16, №1, с. 208-215.

108. Кураев А. А., Соловей М. П. Оптимизация ЛБВО с нерегулярной замедляющей структурой. // Радиотехника и электроника, 1982, Т. 27, №6, с. 1234-1241.

109. Градштейн И. С., Рыжик И. М. Таблицы интегралов, сумм, рядов и произведений. // М.: Наука, 1971, 1108 с.

110. Клистроны. Пер. с англ. под ред. Е. Д. Науменко. М.: Сов. Радио, 1952, 327 с.

111. Лебедев И. В. Техника и приборы СВЧ. Т. 2. // М. : Высшая шк., 374 с.

112. Коровин С. Д., Куркан И. К., Ростов В. В., Тотьменинов Е. М. Релятивистская ЛОВ с сосредоточенным резонансным рефлектором. // Изв. Вузов. Радиофизика, 1999, Т. 42, №12, с. 1189-1196.

113. Рапопорт Г. Н. О механизме повышения эффективности ЛОВ с ростом параметра пространственного заряда. // Радиотехника и электроника, 1958, Т. 3, №5, с. 255-261.

114. Кац А. М., Ильина Е. М. Манькин И. А. Нелинейные явления в СВЧ приборах О-типа с длительным взаимодействием. М.: Сов. Радио, 1975, 311 с.

115. Korovin S. D., Polevin S. D., Rostov V. V., Roitman A. M. The Nonuniform Phase-Velocity Relativistic BWO. // Proc. Of the 9th Int. Conf. On High Power Particle Beams, Washington, 1992, Vol. 3, pp. 1580-1585.

116. Korovin S. D., Pegel I. V., Polevin S. D., Roitman A. M., Rostov V. V. Efficiency Increase of Relativistic BWO. // Proc. Of the 9th IEEE Int. Pulsed Power Conf., Albuquerque, NM, 1993, pp. 392-395.

117. Коровин С. Д., Полевин С. Д., Ройтман А. М., Ростов В. В. Релятивистская ЛОВ с переменной фазовой скоростью. // Письма в ЖТФ, 1992, Т. 18, №8, с.63-67.

118. Коровин С. Д., Полевин С. Д., Ройтман А. М., Ростов В. В. Влияние попутной волны на работу релятивистской ЛОВ. // Письма в ЖТФ, 1994, Т. 20, №1, с.12-16.

119. Коровин С. Д., Полевин С. Д., Ройтман А. М., Ростов В. В., Морелэнд Л. Д., Шамильоглы И. Влияние попутной волны на эффективность генерации СВЧ-излучения в релятивистской ЛОВ. // Изв. Вузов. Физика, 1996, Т.39, №12, с. 49-55.

120. Коровин С. Д., Полевин С. Д., Ройтман А. М., Ростов В. В. Релятивистская ЛОВ с неоднородной фазовой скоростью синхронной гармоники. // Изв. Вузов. Физика, 1996, Т.39, №12, с. 56-61.

121. Gunin А. V., Klimov А. I., Korovin S. D., Pegel I. V., Polevin S. D„ Rostov V. V. Relativistic X-band BWO with 3-GW Output Power. // IEEE Transaction on Plasma Science, 1998, Vol. 26, №3, pp. 326-331.

122. Gubanov V. P., Korovin S. D., Pegel I. V., Roitman A. ML, Rostov Y. V. and Stepchenko A. S. Compact 1000 pps High-Voltage Nanosecond Pulse Generator. // IEEE Transaction on Plasma Science, 1997, Vol. 25, №2, pp. 258-265.

123. Gunin A.V., Klimov A.I., Korovin S.D., Pegel I.V., Polevin S.D., Roitman

124. A.M., Rostov V.V., and Stepchenko A.S. Relativistic X-band BWO with 3 GW Pulse // Proc. Int. Workshop on High Power Microwave Generation and Pulse Shortening. Edinburg. June 1997. -P. 173-177.

125. Ельчанинов А. С., Загулов Ф. Я., Коровин С. Д., Месяц Г. А., Ростов В.

126. B. Ограничение длительности импульсов СВЧ-излучения в релятивистском карсинотроне. // Письма в ЖТФ, 1981, Т.6, №19, с.1168-1171.

127. Ростов В. В., Тотьменинов Е. М. Уточнённые соотношения подобия для высокочастотных приборов с длительной инерционной группировкой частиц. // Изв. Вузов. Радиофизика, 2001, Т. 44 , № 4 , с. 326-344.

128. Рапопорт Г. Н. Нелинейная теория генератора обратной волны типа «О» с периодической замедляющей структурой. // Радиотехника и электроника, 1964, Т. 9, №3, с. 483-504.

129. Викулов И. К., Тагер А. С. Метод исследования переходных процессов в лампе обратной волны «0»-типа. // Радиотехника и электроника, 1967, Т. 12, №12, с. 2146-2155.

130. Пегель И. В. Моделирование нестационарных процессов в релятивистской ЛОВ. // Изв. Вузов. Физика, 1996, Т.39, №12, с. 62-83.

131. Гапонов А. В. Возбуждение линии передач непрямолинейным электронным потоком. // Изв. Вузов. Радиофизика, 1959, Т. 2, № 3, с. 443449.

132. Ковалёв Н. Ф., Петрухина В. И., Сморгонский А. В. Релятивистская JIOB // Радиотехника и электроника, 1975, Т. 20, № 7, с. 1547-1550.

133. Петелин М. И., Юлпатов В. К. Мазеры на циклотронном резонансе. // В кн.: Лекции по электронике СВЧ (3-я зимняя школа-семинар инженеров), Саратов: СГУ, 1974, т. 4, с. 96-178.

134. Братман В. Л., П., Денисов Г. Г., Офицеров М. М. Мазеры на циклотронном авторезонансе миллиметрового диапазона длин волн. П В кн.: Релятивистская высокочастотная электроника. Вып. 3, Горький: ИПФ АН СССР, 1983, с. 127-159.

135. Гунина Н. И., Коровин С. Д., Ростов В. В. Стартовые условия ЛОВ вблизи циклотронного резонанса. // Тезисы Докл. 6 Всес. симп. по сильноточной электронике. -Томск, 1986,Т.З, с.23-25.

136. Коровин С. Д., Месяц Г. А., Ростов В. В., Шпак В. Г., Яландин М. И. Релятивистский СВЧ-усилитель на сильноточном мини-ускорителе. // Письма в ЖТФ, 1985, Т.11,№>17, с.1072-1076.

137. Ростов В. В., Тотьменинов Е. М. Волноводно-квазиоптический резонатор для коротковолновых релятивистских генераторов. // Изв. Вузов. Радиофизика, 1993, Т. 36, № 2, с. 192-200.

138. Wu S. С. and Chow Y. L. An application of the moment method to waveguide scattering problems. // IEEE Trans. Microwave Theory Techn., 1972, v. MTT-20, № 11, p. 744-749.

139. Auda H. and Harrington R. F. A moment solution for waveguide junction problems. // IEEE Trans. Microwave Theory Techn., 1983, v. MTT-31. № 7, p. 515-520.

140. Neilson J. M., Latham P. E., Caplan M., and Lawson W. G. Determination of the resonant frequencies in a complex cavity using the scattering matrix formulation. // IEEE Trans. Microwave Theory Techn., 1989, v. MTT-37, № 8, p. 1165-1170.

141. Denisov G. G.,Lukovnikov D. A., Samsonov S. V. Resonant reflectors for free electron masers. // Int. J. Infrared and Millimeter Waves. 1995, v. 16, № 4, p. 745752.

142. Белов В. E., Родыгин Л. В., Фильченков С. Е., Юнаковский А. Д. Применение метода интегральных уравнений к расчету электродинамических характеристик периодических гофрированных волноводов. // Изв. Вузов. Радиофизика, 1988, Т. 31, №2, с. 180-186.

143. King A. P., Marcatili E. A. Transmission loss due to resonanse of loosele-coupled modes in a multi mode system. // Bell System Tech. J. 1956, v. 35„ p. 889-907.

144. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Теоретическая физика. ТЗ. Квантовая механика. Нерелятивистская теория. М.: Наука, 1974, 752 с.

145. Власов С. Н., Жислин Г. М., Орлова И. М., Петелин М. И., Рогачева Г. Г. Открытые резонаторы в виде волноводов переменного сечения. // Изв. Вузов. Радиофизика, 1969, Т. 12, №8, с. 1236-1244.

146. Levush В., Antonsen Т. М., Bromborsky A., Lou W. and Carmel Y. Theory of relativistic BWOs with end reflectiones. // IEEE Transaction on Plasma Science,1992, Vol. 20, №3, pp. 263-280.

147. Александров А.Ф., Галузо С.Ю., Кузнецов A.M. Пусковые режимы релятивистских карсинотронов с учетом взаимодействия электронного потока с попутной волной. // Вестн.Моск.Ун-та. Сер.З, Физика. Астрономия.1993, Т. 34, N4, с. 38-44.

148. Быков Н. М., Губанов В. П., Гунин А. В., Коровин С. Д., Ростов В. В., Яландин М. И. Диагностика мощных наносекундных импульсов СВЧ-излучения. // ПТЭ, 1987, №6, с. 107-110.

149. Губанов В. П., Коровин С. Д., Ростов В. В. Сморгонский А. В. Исследование спектра излучения релятивистского карсинотрона. // Письма в ЖТФ, 1985, Т.11, №2, с.93-96.

150. Ковалев Н. Ф., Орлова И. М., Петелин М. И. Трансформация волн в многомодовом волноводе с гофрированными стенками. // Изв. Вузов. Радиофизика, 1978, Т.11,№5, с. 783-786.

151. Денисов Г. Г., Резников М. Г. Гофрированные цилиндрические резонаторы для коротковолновых релятивистских СВЧ генераторов. // Изв. Вузов. Радиофизика, 1982, Т.25, №5, с. 562-569.

152. Денисов Г. Г., Орлова И. М. О переизлучении волн в резонаторах с гофрированными стенками. // Изв. Вузов. Радиофизика, 1988, Т.31, №6, с. 698-703.

153. Братман В. Л., Гинзбург Н. С., Петелин М. И. Нелинейная теория вынужденного рассеяния волн на релятивистских электронных пучках. // ЖЭТФ, 1979, Т.76, №3, с.930-938.

154. Granatstein V. L., Sprangle P. Mechanisms for coherent scattering of electromagnetic waves from relativistic electron beams. // IEEE Trans. Microwave Theory Techn., 1977, v. MTT-25, № 4, p. 545-550.

155. Жуков П. Г., Иванов В. С. и др. Вынужденное комптоновское рассеяние рассеяние на релятивистском электронном пучке. // ЖТФ, 1979, Т.76. №6, с.2065-2071.

156. Carmel Y., Granatstein V. L., Gover A. Demonstration of two-stage backward-wave-oscillation free-electron-laser. // Phys. Rev. Lett., 1983, Vol. 51, №7, pp. 566-570.

157. Братман В. JI., Гинзбург Н. С., Петелин М. И., Сморгонский А. В. Убитроны и скаттроны. В кн.: Релятивистская высокочастотная электроника. Горький: ИПФ АН СССР, 1979, с. 217-248.

158. Белоусов В. И., Зеленцов В. И., Офицеров М. М., Райзер М. Д., Цопп Л. Э. Высокочастотные измерения в релятивистской электронике. В кн.: Релятивистская высокочастотная электроника. Горький: ИПФ АН СССР, 1979, с. 275-289.

159. Скольник M. И. Справочник по радиолокации. M.: Сов. Радио, 1976, T.l, 360c.

160. Сморгонский А. В. Методы повышения эффективности СВЧ-приборов с прямолинейными и слабоискривленными релятивистскими электронными пучками. Докторская диссертация. Н. Новгород: ИПФ АН СССР, 1994, 359с.

161. Виноградов Д. В., Денисов Г. Г. Преобразование волн в изогнутом волноводе с переменной кривизной. // Изв. Вузов. Радиофизика, 1990, Т.ЗЗ, №6, с. 726-732.

162. Каценеленбаум Б. 3. Теория нерегулярных волноводов с медленно меняющимися параметрами. М.: АН СССР, 1961, 216 с.

163. Ваганов Р. Б., Матвеев Р. Ф., Мериакри В. В. Многоволновые волноводы со случайными нерегулярностями. М.: Сов. Радио, 1972, 241 с.

164. Schwering F. and Zarflern A. // IEEE Trans. Microwave Theory Techn., 1967, v. MTT-15, № 3, p. 191.

165. Власов С. Н., Шапиро М. А. О преобразовании мод волновода кругового сечения в гауссовы пучки. Препринт №217. Горький: АН СССР, 1988, 17 с.

166. Мирошниченко А. Я., Ерухимович Ю. А., Шустов А. П., Бузуев Ю. Б., Молчанов Ю. П. Рупорная антенна. А. С. № 1166205. Приоритет от 09.06.72. Кл. Н Ol Q 13/02.

167. Климов А.И. Диагностика мощных наносекундных импульсов СВЧ-излучения // Известия ВУЗов. Физика,1996, № 12, с. 98-109.

168. Беломытцев С. Я., Коровин С. Д., Пегель И. В. Ток в сильноточном планарном диоде с дискретной эмиссионной поверхностью. // ЖТФ, 1999, Т. 69, вып. 6, с. 97-101.

169. Daalder J. Е. Cathode spots in the vacuum arcs. // Physica, 1981, Vol. 104C, pp. 91-106.

170. Чернов 3. С., Файкин В. В., Бернашевский Г. А. «Экспериментальные исследования воздействия КВЧ излучения наносекундной длительности на злокачественные образования». В сб. «Миллиметровые волны в медицине и биологии», М.: ИРЭ АН СССР, 1989, с. 121-127.

171. Кленчин В. А. Электропорация клеток. Свойства и возможные механизмы. //Биологические мембраны, 1993, т. 10. № 1. с. 5 19.

172. Shoenbach К. N., Peterkin F. Е., Alden R. W„ and Beebe S. J. The effect of pulsed electric fields on biological cells: experiments and applications. // IEEE Trans. Plasma Sei., 1997, vol. 25, No. 2. pp. 284-292.

173. Большаков M. А., Евдокимов E. В., Миненко О. В., Плеханов Г. Ф. Влияние дециметровых электромагнитных волн на морфогенез дрозофил. // Радиационная биология. Радиоэкология, 1996, т. 36, вып. 5, с. 676-680.

174. Методы общей бактериологии / Под ред. Герхардта Ф. М.: Мир, 1983, т. 1,498 с.

175. Adey W. R. Tissue interaction with nonionising electromagnetic fields. // Phys. Rev., 1981, v. 61, N 2, pp. 435-514.

176. Тяжелов В. В., Алексеев С. И. Формирование воззрений на основные механизмы биологического действия высокочастотных электромагнитных полей. // Проблемы экспериментальной и практической электромагнитобиологии. Пущино: ОНТИНЦБИ, 1983, с. 35-56.

177. Чернавский Д. С., Хургин Ю. И. Физические механизмы взаимодействия белковых макромолекул с КВЧ излучением. В сб. под ред. Н. Д. Девяткова «Миллиметровые волны в медицине и биологии». -М., ИРЭ АН СССР, 1989, с.227-235.

178. Бецкий О. В., Голант М. Б., Девятков Н. Д. Миллиметровые волны в биологии. М., Знание, 1987, 47с.

179. Яковенко JI. В., Бутылин А. А., Твердислов В. А. Механические колебания и динамическая организация биомембран. // Биофизика, 1987, т. 32, вып. 2, с. 273-279.

180. Bolshakov M.A., Evdokimov E.V., Goncharik A.O., Gunin A. V., Korovin S. D., Kutenkov O. P., Pegel I. V., Rostov V. V. // Book of Abstracts EUROEM-2000, 30 May 2 June 2000, Edinburgh, p. 99.

181. Коровин С.Д., Ростов B.B., Сморгонский А. В., Шпак В. Г., Яландин М.И. Способ визуализации импульсных СВЧ-полей. Авторское свидетельство N 583877. Приоритет от 04.01.1988 г., зарегистрировано в Гос. Реестре СССР от 08.04.1990 г.

182. Губанов В.П., Коровин С.Д., Ростов В.В. Раздвижная волноводная секция. Авторское свидетельство N 1539866.

183. Гоноровский И. С. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Сов. Радио, 1963, 695 с.

184. Зиновьев A. JL, Филиппов J1. И. Введение в теорию сигналов и цепей. -М.: Высшая школа, 1975,261 с.

185. Зенькович А. В. Искажения частотно-модулированных колебаний. М.: Сов. Радио, 1974, 295 с.

186. Губанов В. П. Пиковый вольтметр наносекундных импульсов. // ПТЭ, 1985, №2, с. 137-139.

187. Gunin А. V., Landl V. F., Korovin S. D., Mesyats G. A., Pegel I. V., and Rostov V. V. Experimental Studies of Long-Lifetime Cold Cathodes For HighPower Microwave Oscillators. // IEEE Transaction on Plasma Science, 2000, Vol. 28, №3, pp. 537-541.

188. S.Kobayashi, M.Botton, Y.Carmel, T.M.Antonsen, J.Rodgers, A.Shkvarunets, A.N.Vlasov, L.Duan and V.Granatstein, Electromagnetic Properties of Periodic Cavities Coupled to a Radiating Antenna, IEEE Trans, on Plasma Sci., 1998, Vol. 26, №3, p.947-952.

189. I.A.Chernyavsky, V.M. Pikunov. Numerical Investigation of Relativistic Backward Wave Oscillator. JOURNAL OF RADIO ELECTRONICS, www journal, Editor Yu.V. Gulyaev (http ://jre.cplire.ru/j re/july99/1 /text.html).