Исследование дифракционно-черепковского излучения электронного потока в открытых металлодиэлектрических структурах тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.04 ВАК РФ

М1Н1СТЕРСТВ0 0СВ1ТИ УКРА1НИ СУМСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УН1ВЕРСИТЕТ

---------2 Л-птЯ (л:у-----------------------------------------------------На правах рукопису

Пушкарьов Костянтин Олексмович -

/

Дослщження дифракцшно-черенковського випромшювання електронного потоку у вщкритих метало-д1електричних структурах

01.04.04 - ф'1зична елеюронка

01.04.01 - ф|'зика приладш, елемент1в систем

АВТОРЕФЕРАТ

дисертаци на здобуття наукового ступеня кандидата ф1зико-математичних наук

Суми- 1997

Дисертацт е рукопис

Робота виконана в Сумському державному уыверситет1

Науков1 кер1вники:

Оф|ц1йн1 опоненти:

Провщна оргажзацю:

доктор сфзико-математичних наук, професор Цвик 0.1. кандидат фшко-математичних наук, доцент Воробйов Г.С. доктор ф1зико-математичних наук, професор Шматько 0.0. доктор техн1мних наук, професор Кюель Г.Д.

1нститут прикладной' ф1зики НАН Украши

Захист вщбудеться "10" штня 1997р. о 15 годиш на зааданн1 спец1ал1зованоТ вченоТ ради К 22.01.01 при Сумському державному ун'шерситет'| за адресою:

244007, м. Суми, вул. Римського-Корсакова, 2, СумДУ, корпус ЕТ, ауд. 216.

3 дисертац'юю можна ознайомитися в б1блютец1 Сумського державного ужверситету.

Автореферат розюланий "7"березня 1997р. Вчений секретар

спец1ал1зованоУ вченоТ ради К 22.01. кандидат ф1зико-математичних наук, доцент А'С"0паиасюк

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальнють теми. Усгншний розвиток радюелектронми пов'язаний з виршенням ряду проблем, що мають важливе значения. До числа таких проблем вщносяться: створення тдсилювач1в, генератора, перетворювач1в, вим1рювальноТ апаратури та ¡нших прилад1в з полтшеними характеристиками в мт1метровому та субмт1метровому (МСМ) д1апазо-нах; тдвищення над1йносп юнуючих прилад1в; м1шатюризац1я прилад1в та проблема створення на Тх основ'| ¡нтегральних схем; використання в електронщ1 найновших досягнень ф1зики 1 техн1ки [1,2].

Одним ¡з перспективних шлях1в полтшення основних характеристик прилад1в МСМ д1апазон1в, як показують теоре-тичы та експериментальт дослщження [2,3], е можливють використання черенковського випромтювання (ЧВ) або комбЫацм дифракцмно-черенковського випром'тювання (ДЧВ), що збуджуються електронним потоком (ЕП) в перюдичних метало-д1електричних структурах (МДС). Таю структури мають широю функцюнальж можливосл як в план1 побудови нових модиф1кац1й джерел коливань МСМ д1апа-зоыв, так I в план1 створення елементноТ бази рад'юсистем. Тому дослщження збудження електронним потоком МДС, а також комб'|нацм МДС з в'щомими в'щкритими електроди-нам1чними системами, е актуальним завданням. Метою роботи е проведения комплексних теоретичних та експериментальних дослщжень збудження ДЧВ нереляти-вютським ЕП у вщкритих МДС. При цьому були розв'язаы таю задач!:

1. Проаналюоваш електродинал/нчж властивосп можливих вар|ант1в теоретичних моделей та практичних пристроТв МСМ д1апазоыв з МДС, що дозволило розробити комплексну методику дослщжень таких систем.

2. Чисельно та експериментально промодельоваж процеси збудження ДЧВ пщ час руху ЕП поблизу поверхы МДС типу д1елекгричний шар — стр'1чкова дифракцмна гратка, в метало-д1електричному канал1 (МДК), утвореному поверх-нями МДС та металевого екрана, а також у вщкритому дзеркальному резонатор! з МДС.

3. Дослужено статичт характеристики вюесиметрич-них та стр!чкових ЕП як джерел ДЧВ.

4. Дослужено вплив лроцесу струмооадання електро-н1в потоку на збудження ЧВ л¡д час руху нерелятивистського ЕП в МДК.

Наукова новизна. В дисертацмжй робот'1 вперше шляхом чисельного та експериментального моделювань проведено комплексне дослщження енергетичних характеристик ДЧВ елекгронного потоку, що рухаеться уздовж поверхж МДС; експериментально дослщжено розподт амплггуди поля та спектри коливань системи МДС — вщкритий дзеркальний резонатор.

Вперше запропонованГ I реал1'зован1' споаб, засно-ваний на фотореестрацн перехщного випромЫювання з: метапевоТ мшеж, та установка для визначення статичних характеристик ЕП малого переркзу 0,1 мм).

Вперше експериментально дослщжено явище струмо-осщання ЕП на поверхню ¡зотропного дюлекгрика та його вплив на збудження ЧВ нерелятив1стським ЕП, що рухаеться

в МДК. Виявлено явище ефективного збудження ЧВ в процеа

струмоосщання нерелятивютського ЕП на поверхню д1елек-трика.----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Вперше запропонсваж нов! модиф^ацм пристроУв типу ГДВ та ЛЗХ з полтшеними вихщними характеристиками, в яких позитивний ефект досягаеться за рахунок застосування МДС.

Практична цшшсть.Розроблена програма для числового анал1зу енергетичних характеристик ДЧВ та одержан'1 резуль-тати дозволяють оптим1'зувати елекгродинам1чнг системи пристроУв з МДС на початковому етат УхньоУ реал1зацм.

Запропонован1 споаб та експериментальна установка для визначення статичних характеристик ЕП малого перер1зу являють ¡нтерес при оптим1зацм електронно-оптичноУ системи гармати I можуть бути використан1 для контролю якослч потоку при виробництв!' електровакуумних прилад|'в.

Експериментальний метод дослщження оадання електронш на поверхню д1електрика в процеа збудження ЧВ може бути використаний для вивчення процеав зруйнування д'юлектричних матер1ал1в пщ д1ею потоюв заряджених частинок.

Вивчеш властивосп електродинамЫноУ системи типу метало-дгёлектричний канал перспективно використовувати при створенш малогабаритних пристроУв МСМ д1апазон1в — генератор'1в ЧВ та ДЧВ. В таких, пристроях шляхом малоТ напруги на металевм поверх^ можна ефективно керувати ЕП та вихщними характеристиками випромшювання.

Запропоноваы нов1 модифюаци пристроУв МСМ Д1апа-зоню з покращеними характеристиками (ГДВ на сполучених

резонаторах з\ зменшеними габаритами, багатопропнн1 ЛЗХ з пщвищеними ККД та стабтьжстю частоти) можуть бути реал1зован1 на баз1 юнуючих технолопй для елекгро-вакуумних пристроТ'в.

Науков1 положения, що виносяться на захист

1. Результати чисельного моделювання процеав збудження ДЧВ нерелятивистським ЕП у вщкритм МДС, заснованого на розв'язанж класичноТ задач1 дифракцшноТ електронжи в наближенж заданого струму.

2. Результати "холодного" моделювання процеав збудження ДЧВ електронним потоком в МДС та р1зних комби нац1ях МДС з дзеркальними вщкритими резонаторами.

3. Споа'б визначення статичних характеристик ЕП малого перерву, заснований на фотореестрацп перех'щного випромЫювання, що виникае пщ час падшня електрожв на металеву мшень.

4. Методика та результати експериментального досл'щження процеав струмооадання ЕП на поверхню дюлектрика та його впливу на збудження ЧВ пщ час руху ЕП в МДК.

5. НовГ модифжаци електровакуумних прилад1в МСМ д1апазон1в типу ЛЗХ та ГДВ з метало-д1електричними структурами.

Особистий внесок автора. У вах роботах автор брав участь у постанов^, проведенш та обговорены експериметчв по доспщженню дифракцмно-черенковського випромшювання в метало-д'юлектричних структурах та в аналп"ичному \ числовому розв'язаннях задач, поставлених науковим кер1вником.

АПРОБАЦ1Я РОБОТИ, ПУБЛ1КАЦН

_______________Основж результата роботи доповщались i обгово-

рювались на таких конференц!ях:

Всесоюзна нарада "Малошумящие генераторы СВЧ" (1ркутськ, 17-19 вересня 1991 р.); РМжнародний Харювський симпоз1ум "Ф1зика i технжа мм. i субмм. хвиль" (Харюв, 7-10 червня 1994р.); Науково-техн'шна конференц'т "Технка i ф'1зи-ка електронних систем i пристро'ш" (Суми, 18-20 травня 1995 р.); 3-я М|жнародна науково-технмна конференцт "Контроль та управлЫня в техычних системах" ( ВЫниця, 18-21 вересня 1995 p.); Second International Conference MPSL'96 (Sumy, 3-7 June 1996); 4th International Conference on Millimiter Wave and Far-Infrared Science and Technology, China, 1996, науков'| семЫари вщдту радюф1зики та вщдтення електронжи IPE HAH Укра'/'ни. Публжацп. Ochobhi результати роботи опублжоваж у 8 друкованих статтях, 2 авторських свщоцтвах на винахщ, 1 патент та 1 тезах доповщ1

Структура та обсяг роботи. Дисертацмна робота склада-еться 3i вступу, чотирьох роздт1в, висновюв та перелку поси-лань. Повний обсяг дисертацмноТ роботи складае 180 CTopi-нок, у тому числ! 62 рисунки, 1 таблиця та перел/к посилань з

89 найменувань.

ОСНОВНИЙ 3MICT РОБОТИ

У BCTvni обгрунтована актуальнють проблеми, що дослщжуеться, сформульована мета роботи, положения, яю

виносяться на захист, а також подано короткий огляд результате, отриманих у кожному роздт1 дисертацм.

У роздт11 розглянутч постановка завдання та методи досл'щжень. Проведено анал'13 теоретичних моделей та дослщжуваних приладт типу ГДВ та ЛЗХ. !'х загальною ознакою е наявжсть в електродинамннш систем! МДС, яка складаеться з дюлектричного шару з1 стр1чковою ДР на поверхж д1електрика. В уах випадках МДС вщ1грае роль перетворювача поверхневоТ хвил! ЕП в об'емы хвил1 ДЧВ. Кути випромшювання об'емних хвиль у вакуум1

у = агссоз[(т|+п) / к] (1)

п

та в д1електрику

у = - агссоз[(г1+п) / к Те] (2)

залежать вщ параметра к, ре, п та е, де ц ~ к / ре; к ='1 / X (I - перюд дифракцмноТ гратки, X - довжина хвилО; ре = уе / с (уе - швидюсть елеюгронш, с - швидюсть свггла); п - номер просторовоТ гармошки; е - д1електрична проникнють. ,

Пропонуеться дослщження розглядуваного класу систем розбити на три етапи: проведения числового та ексцери-ментального моделювання збудження ДЧВ у МДС; вивчення статичних параметре та структури ЕП як джерела ДЧВ; дослщження збудження ДЧВ нерелятив1стським ЕП, що рухаеться поблизу поверх^ МДС.

Обгрунтовано виб1р теоретичного методу досль дження, заснованого на розв'язанн1 класичноТ задач1 дифрак-цмноТ електронжи в наближенж заданого струму, яка за

допомогою задач1 Р1мана-Пльберта зводиться до розв'язку системи лшмних алгебраУчних р1внянь [3]:

кт+ & = о (у: я: к я.). ^

де т=Ы1, N1+1, ..., N2;

N1 та Ы2 номери гармони, для яких виконуються умови випромЫювання.

На основ! числового розв'язку системи (3) проведено анал1з та пор1вняння енергетичних характеристик просторо-вих гарможк ДЧВ.

Запропоноваы споаб визначення статичних характеристик ЕП малого перер1зу, заснований на фотореестрацп перехщного випроммювання, що виникае п!д час падшня електротв на металеву мшень, та експериментальна установка для його здмснення. Також наведено опис розроблених та створених експериментальних установок та д1ючих макет1в, призначених для моделювання 1 досл'щження дифракц!йно-черенковського випромтювання збуджуваного ЕП у вщкритих МДС.

У роздт1 2 проведено числовий аналй та експери-ментальне моделювання процеав збудження ДЧВ у МДС. Визначеы меж1 застосування анал1тичних виразш для густини енерги ДЧВ, отриманих раы'ше в [2], у довгохвильовому наближенш методом заданого струму. На основ1 результате контрольних розрахунюв обгрунтована необхщн1сть викори-стання для дослщження ДЧВ системи лУйних алгебраУчних р1внянь (3), отриманоУ з розв'язання електродинамнноТ задач1 в стропй математичнм постановц!. Дослщжено вплив екранувальних властивостей стрнковоУ дифракцмноУ гратки

на ЧВ. Встановлено, що екранувальних вплив гратки суттево залежить в|д параметр1В електродинамично'Г системи та ЕП. Достов1рн1сть результате перев1рялась шляхом експери-ментального моделювання. Отримаж залежносп пщтверд-жують зроблеж висновки про екранувальж властивосп дифракц'1ЙноТ гратки та вказують на яюсну вщпов'щжсть результата теори та експерименту.

Для МДС типу д|'електричний шар — стр'нкова гратка (гратка розташована на поверхж дгелекгричного шару), а також для метало-Д1електричного каналу (утвореного поверхнями металевого екрана та МДС) теоретично дослщжеж I встановлен! особливост1 змти характеристик ДЧВ у широкому ¡нтервал1 змЫи параметр1в електро-динам(чно'| структури ('п.к, е) 1' ЕП (ре).

Проведеж дослщження вказують, зокрема, що МДК мае резонансж властивосп. Потужжсть втромЫнювання ¡з каналу в дгёлектричне середовище суттево залежить вщ вщстан'! м1ж ДР та металевим екраном, коеф'щ^нта заповнення гратки, д!елекгричноУ проникносл та швидкост ЕП. Кр1м цього, особлив|'стю МДС е збудження позитивних просторових гармонж ДЧВ (п > 0), випромжювання яких, як 1 для ЧВ, завжди спрямовано пщ гострим кутом до напрямку руху ЕП з густиною енерпУ вищою, жж у вщповщних вщ'емних гармон'ж.

Проведено експериментальне моделювання збудження ДЧВ в МДС. Показана можлив1сть ефективного збудження вщкритих резонатор1в з перюдичними МДС. Виявлеж ефекти пщвищення селективности системи, обумовлеж фазовими стнвв'щношеннями м'1ж полями, випромЫюваними ¡з

МДС, '| полями, сформованими дзеркалами резонатора. На основ! отриманих результат^ встановлено, що для пщви-щення ефективносп взаемодм електрожв з високочастотними — полями в резонансних приладах О-типу доцтьно використо-вувати режими ЧВ \ ДЧВ, яю реал1зуються шляхом розта-шування в области взаемодм МДС.

У роздт! 3 проведено пор1вняльний аналй статичних характеристик стр1чкових та вюесиметричних ЕП вакуумних пристроТв МСМ д|'апазожв. Одержан! експериментальж даж дозволяготь виявити особливост1 м'жроструктури пучгав в залежносл вщ розподту статичного потенц1алу та ¡нших параметра, що призводять до порушення однорщносгп розподту густини струму. Проведено траекгорний анализ руху електрожв у пол1 електронно-оптичноТ системи дослщжуваноТ гармати для визначення яюсноТ картини процеав формування пучка. Отримаж результати вказують на необхщнють контролю якост! ЕП при використанж його як джерела збудження ДЧВ.

Проведено оцЫки ампл'|туди пульсацм траектор'1й руху граничних електрожв у фокусуючому магжтному пол'|. Показано, що в реальних нерелятивютських електровакуум-них пристроях МСМ д1апазожв ампл1туда пульсацм траек-тори руху електрожв пор1внянна з ефективним прицтьним параметром ЕП при збудженж ДЧВ або перевищуе його.

У даному роздт! також експериментально досл'щжено явище струмоосщання електрожв на поверхню ¡зотропного Д1'електрика у процеа збудження ЧВ ¡мпульсами ЕП, що рухаеться у метало-д^електричному канал'1, створеному плоскими м'еталевою та д1електричною поверхнями. Розглянуто

експеримёнтальну установку та методику дослщжень. Визначено, що коли електрони потоку не осщають на поверхню д1електрика, то форма ¡мпульсу ЕП, що пройшов через МДК, змЫюеться незначно (рис. 1, осцилограма 1), а в раз'| струмоосщання — ¡мпульс ЕП перетворюеться в стушнчатий ¡мпульс (рис. 1, осцилограма 2). У процеса формування стутнчатого ¡мпульсу ЕП можна вид'тити три основж стадм. Перша стадт характеризуеться процесом нейтрал!зацм електронами потоку поверхневого дипольного заряду дюлектрика. Цей процес тривае на протяз! часу т-1, який, як показали проведен! дослщження, суттево залежить вщ ступеня поляризаци дюлектрика, визначеного величиною статичного заряду ЕП та швидюстю осщання елекгрошв на дюлеюрик. При цьому амплп-уда А, за час Т1 змшюеться незначно. Друга стад1я визначае процес накопичення на поверхж д1електрика негативного заряду. Це нестацюнарний процес, який тривае на протяз1 часу т2 \ залежить вщ ступеня

осщання електроьнв та величини утвореного на д1електрику заряду. Третя стадт характеризус сталий режим накоБичення елёкгричного заряду на поверхж д1елекгрика, процес! якого на протяз1 часу т3 у вихщному ¡мпульа ЕП формуеться друга сходинка струму з амплпудою Д2< А1. Ця стад1я лов'язана з утворенням м1ж металевим екраном та д1електриком негативно') р!зниц! потенц1ал1в фь, що приводить до збшьшення прицтьного параметру ЕП на протяз1 часу т3. На рис. 2, 3 наведен! залежносп коефМента струмопроход-ження ЕП у МДК вщ ¡ндукцп фокусуючого магнп-ного поля В та прискорювальноТ напруги II. На рис. 4, 5 наведем аналопчж залежносл часових характеристик ¡мпульсу ЕП, отриман'1 на основ1 обробки осцилофам ¡мпульав струму ЕП. На основ1 цих дослщжень виявлеж та вивчеж ефект нейтрал1заци електронами потоку поверхневого дипольного заряду та ефекти накопичення на поверхж дюлектрика електронного заряду \ дм його на ЕП. Показано, що виявлеж ефекти струмоосщання ведуть до скорочення ¡мпульав нереляти-вютського ЕП в умовах збудження ЧВ.

Показана можлив1сть використання розглянутого методу досдщжень для вивчення процеав зруйнування д1елек-тричних матер'|ал1в пщ д1ею потоку заряджених частинок.

У роздт1 4 проведено поргёняльний анал13 густин енергп ЧВ релятив'ютського та нерелятивютського ЕП в метало-д]електричному канала Показано, що в нереляти-вютському випадку, внаслщок малосп ефективного прицтьного параметра, пред'являються бтьш висою вимоги до прямолжмност! руху електрожв вщносно поверхж д|елек-трика.

0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65

11111111111 |ТГТТТГ,

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

и,кВ

Рисунок 2

Рисунок 3

Т т1гс

Т,тк5

^Т1

0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65

_и, кВ

ГТТТЧ

4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

1 - ц/, 2 - т2; 3 - т3 Рисунок 4

1 - -и; 2 - х2; 3 - х3 Рисунок 5

Запропоновано експериментальний метод — дослщження впливу на збудження ЧВ ефеклв _ осщання електрожв на поверхню д^електрика. Пропонуеться прямокутний ¡мпульс ЕП тривал!стю ^ » тр» тг пропускати в МДК з поперечним розм1ром

А + 0ЛП$еВк/в , (4)

де А - р!вноважна товщина ЕП, створеного дюдною еле-ктронною гарматою у продольному фокусуючому магнп-ному пол! з шдукфю В; Вк - критичне значения фокусуючого

магнггного поля; ре = 0.002 л/0 - вщносна швидюсть електро-жв потоку; II - амплпуда напруги прямокутного ¡мпульсу тривал1стю Т(; тр - час поляризацп дипол/в у д1електрику МДК пщ д!ею статичного заряду ЕП; тг = гс/ре - час руху електрона через МДК; г - довжина каналу; с - швидюсть св'ггла; X, - довжина хвил1 модуляцн ЕП. У такому МДК ефект накопичення заряду призведе до в'щштовхування ЕП вщ поверхж д1електрика I до пщвищення осщання електрожв на металеву поверхню, що знаходиться, наприклад, пщ нульовим (анод-ним) потенц(алом.

В результат прямокутний ¡мпульс струму ЕП, що входить в МДК, перетворюеться на виход'| ¡з МДК у "ступЫчатий" ¡мпульс струму.

За змшою характеристик ЧВ I параметр!в електронного струму, що пройшов через МДК, можна вивчати особливосп впливу поляризацмних ефекш струмоосщання на збудження ЧВ. Так, на рис. б наведена залежжсть часу

1-Т1;2-тчв Рисунок 6

нейтралюацн поверхневого дипольного заряду д!електрика (г0 та тривалосгп ¡мпульсу ЧВ (хчв) вщ ¡ндукци магнитного поля,, ....

Экспериментально встановлено, що при струмо-осщанж найб'тьш ефекгивно ЧВ збуджуеться у процеа ней-трал!зацм електронами поляризацШного заряду дюлектрика, при цьому-забезпечуеться мммальне значения приц'тьного параметра ЕП для збудження ЧВ.

Показана перспективы'сть використання МДК з дифракц|'йною граткою для створення малогабаритних пристро'Гв МСМ д!апазон1в — генератор1в черенковського чи дифракц!'йно-черенковського випромЫювань.

Запропоноваж нов! модифжацп пристроТв МСМ

_________д1апазон]в типу ГДВ та ЛЗХ з використанням виявлених

властивостей ДЧВ в електрддинам'шних системах ¡з МДС---------

Згщно з проведеним анал'изом та оцЫкою можливосл побудови, ц1 пристроТ мають ряд переваг у пор|'внянн( з вщомими: зменшення габаржчв, п'щвищення ККД \ стабть-ност1 частоти. Позитивний ефект в таких пристроях досяга-еться застосуванням МДС. Таю пристроТ можуть бути реаль зоваж на баз* юнуючих технолопй виробництва для електро-вакуумних прилад1в.

У висновках наведен! основа результати, отримаж в дисертацмнм роботк

1. Шляхом числового розв'язання задач! визначеж меж1 застосування аналггичних вираз1в для густини енергн дифракцмно-черенковського випромЫювання, отриманих у довгохвильовому наближенж методом заданого струму.

2. Для метало-д1електричноТ структури типу д1елек-тричний шар з1 стр1чковою дифракцмною граТкою на його поверхж та метало-д(електричного каналу встановлеж особливосп зм1ни характеристик черенковського та дифрак-цмного випром1нювань у широкому ¡нтервал! зм1ни параметра електродинам1чноТ системи та електронного потоку.

3. Експериментально показана' мбжливють ефек-тивного збудження вщкритих резонатор'т з перюдичними метало-д1електричними структурами, яка обумовлена фазо-вими стввщношеннями м'т полями, що вйпроммюються з метало-д1електричноУ структури та полйми, що формуються дзеркалами резонатора.

4. Експериментально показано, що густина струму стр1чкових та в'юесиметричних електронних потоюв, що вико-ристовувалися для збудження дифракцмно-черенковського випрожнювання, суттево неоднор!дна в поперечному перерЫ, а амплпуда статичних пульсацм траекторп руху нерелятив1стських електрожв може бути поршнянна з ефек-тивним прицтьним параметром електронного потоку для збудження дифракцмно-черенковського випромЫювання.

5. Показано, що параметри електронного потоку в метало-д1елеюричному канал1 в значим мр визначаються явищами струмоосщання електрожв на поверхню д1елек-трика, пов'язаними з ефектами поляризаци д1електрика, нейтрал1зацм електронами поляризацмного поверхневого заряду та з тривал1стю процесу накопичення електронного заряду на поверхж дюлектрика. Ступ1нь прояву цих ефектш суттево залежить вщ величини фокусуючого магжтного поля та прискорювальноТ напруги.

6. Показано, що при струмоосщанн! електронних пото-юв ефекгивна тривалють ¡мпульав черенковського випромь нювання визначаеться тривал1стю процесу нейтрал1заци електронами поляризацшного дипольного заряду д1елек-трика.

7. Запропоноваж нов1 модифжацп пристро'Гв мм-метрового та субмт1метрового д1апазожв хвиль типу генератора дифракцмно-черенковського випромЫювання та лампи зворотноТ хвил1 з використанням виявлених властивостей трансформацн поверхневих хвиль в об'емж для електро-динам1'чних систем з метало-Д1'електричними структурами. Показано, що таю пристроТ можуть бути реалюоваж на баз/

¡снуючих технологий для електровакуумних прилад1в M'miMeTpoBoro та субмт1метрового д|'апазон[в хвиль.

.ГПтература

1 Электроника и радиофизика миллиметровых и субмиллиметровых радиоволн / А.Я. Усиков, Э.А.Канер, И.Д. Трутень и др. -Киев: Наук, думка, 1986. - 368 с.

2 Генераторы дифракционного излучения / Под ред. Шесто-палова В.П. - Киев: Наук, думка, 1991. - 320 с.

3 Николаенко Л.И., Цвык.А.И. Влияние диэлектрического слоя на возбуждаемое излучение в периодической структуре с потерями // Радиотехника. - 1971. - Вып. 19. -С.101-107.

QcHOBHi результати дисертацм опублтовано в таких роботах:

1 Воробьев Г.С., Нестеренко A.B., Пушкарев К.А., Цвык А.И. Исследование возможности повышения эффективности взаимодействия .электронов с СВЧ полями в резонансных приборах О-типа // Современные проблемы прикладной физики: Сб. науч. тр. / Под ред. проф. В.В.Кулиша. - Киев: НМК ВО, 1992. - С. 101 -117.

2 Белоусов Е.В., Воробьев Г.С., Корж В.Г., Пушкарев К.А., Чабань В. Я. Экспериментальное исследование статических параметров осесимметричных электронных пучков малого диаметра // Современные проблемы

прикладной физики: Сб. науч. тр. / Под ред. проф. В.В. . Кулиша. - Киев: НМК ВО, 1992. - С.87 - 100.

3 Пушкарев К.А. Влияние потерь на дифракционно-черенковское излучение в системе диэлектрический слой — дифракционная решетка // Вюник Сумського

, державного ужверситету. -1996. - №1 (5). - С. 22 - 24.

.4,. Воробьев Г.С., Макеев О.С., Пушкарев К.А., Цвык А.И. Применение металло-диэлектрических периодических ^структур в электронике КВЧ // Вюник Сумського державного уы'верситету. -1996. - №1(5). - С. 17 - 22.

. 5 Белоусов Е.В., Воробьев Г.С., Корж В.Г., Лысенко А.Н. Пушкарев К.А. Анализатор электронного пучка // Приборы и техника эксперимента. -1996. - №6. - С.137-138.

6 Vorobyov G.S., Tzvyk A.I., Pushkaryov К.А., Makeyev O.S. Scattering of Electron Stream Waves on Metal-Dielectric Periodic Structures // International Journal of IR & MM Wavç%,- Vol.17, №10. -.1996. - p.1761 -1768.,

7 Цвык А.И., Нестеренко A.B., Пушкарев К.А. Поляризационные эффекты токооседания при возбуждении черенковского излучения нерелятивистским электронным пучком в изотропном диэлектрике // Радиофизика и электроника: Сб. науч. тр. - Харьков: Ин-т радиофизики и

- электроники HAH Украины, 1996. - С.56 - 82.

8 Воробьев Г.С., Пушкарев К.А., Цвык А.И. Численный анализ экранирующих свойств дифракционной решетки при возбуждении электронным потоком излучения на металло-диэлектрических структурах // Радиотехника и электроника, -1997. - Т.42, №2. - С. 189 -191.

9 A.c. №1786961 СССР, МКИ H01J 25/40, 25/00. Лампа' ---------обратной волны/Х.С.Воробьев, КА Пушкарев, А.И. Цвык,

В.Я. Чабань, В.П. Шестопалов. - 1992.

10 A.c. № 1780450 СССР, МКИ HOIJ 25/00. Генератор дифракционного излучения / Г.С. Воробьев, A.B. Несте-ренко, К.А. Пушкарев, А.И. Цвык, В.П. Шестопалов.- 1992.

11 Патент №2008737С1 РФ, 5 H01J 9/42, G01T1/29. Способ определения статических характеристик электронных пучков малого сечения и устройство для его" осуществления / Е.В.Белоусов, Г.С. Воробьев, В.Г. Корж, К.А. Пушкарев, В.Я. Чабань - Опубл. 28.02.94. Бюлл. РФ "Изобретения". - №4. -1994.

12 Нестеренко A.B., Пушкарев К.А., Цвык А.И. Возбуждение черенковского излучения нерелятивистским электронным потоком в открытом диэлектрическом резонаторе миллиметрового диапазона // Тез. докл. Международного Харьковского симпозиума "Физика и техника мм. и субмм. волн". Харьков, 7-10 июня 1994. - Харьков, ИРЭ HAH Украины, 1994,- Т.З. - С.284 - 287.

Аннотация

Пушкарев К.А. Исследование дифракционно-черенковского излучения электронного потока в открытых металло-диэлектрических структурах.

Диссертация (рукопись) на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальностям 01.04.04 - физическая электроника и 01.04.01 - физика

приборов, элементов и систем, Сумский государственный университет, Сумы, 1997 г.

Защищается 12 научных работ, в которых проведены систематические исследования дифракционно-черенковского излучения нерелятивистского электронного потока для нового класса электродинамических систем, основным элементом которых являются металло-диэлектрические структуры. Проведено численное и экспериментальное моделирование процессов возбуждения дифракционно-черенковского излучения. Предложены новые модификации электровакуумных приборов миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов типа генератор дифракционного излучения и лампа обратной волны.

Abstract

Pushkaryov К.А. Reseach of electronic stream diffraction-Cherenkov radiation in open metal-dielectric structures.

The dissertation (manuscript) for the obtaining of the scientific degree of the candidate of science in the physics and mathematics corresponding to the speciality 01.04.04 - physical electronics and 01.04.01 - physics of devises, elements and systems, Sumy State University, Sumy, 1997. ... Scientific works are being defended, in which systematic reseach of non-relative electronic stream diffraction-Cherenkov radiation for new class of electrodynamic systems, basic element of which is metal-dielectic structures, have been made.

Regularity of revealing ôf polarization effects-of electrons current-setting on dielectric surfase during stimulation of Cherenkov radiation.

It has revealed that duration is determinated by duration of dielectric polarization dipole charge neutralization by electrons. New modifications of electric vacuum millimetre and submillimetre range devices of diffraction radiation generator and back wave valve types.

Ключов1_слова: дифракцмно-черенковське

випромЫювання, метало-д1електричт струкгури, електрон-ний поток, дифракцмна гратка, гарможка, перехщне випромжювання.

Робота виконана при частков1Й ф!нансов1й пщтримц! об'еднаного Фонду Уряду Украши та МЬкнародного Фонду (Грант К67-100).