Нелинейная самосогласованная теория релятивистских параметрических систем со соединенными поперечными периодично-реверсивными электрическими и магнитным полями тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.04 ВАК РФ

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ УЛРЛІНй

? Г б 0 иСУМСЬКИЙ державши університет

На праЕах рукопису

Крутько Олег Борисович

НЕЛІНІЙНА САМ0УЗГ0ДЖЕНА ТЕОРІЯ РЕЛЯТИВІСТСЬКИХ ПАРАМЕТРИЧНИХ СИСТЕМ ЗІ СХРЕЩЕНИМИ ПОПЕРЕЧНИМИ ПЕРІОДИЧНО-РЕВЕРСИВНИМИ ЕЛЕКТРИЧНИМ І МАГНІТНИМ ПОЛЯМИ

Спеціальність 01.04.04. - Фізична електроніка

. АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття вченого стуненю кандидата фізико-математичних наук

/

СУМИ 1995

Інс^ртацієп є ^уко^ис.

Робота виконана на кафедрі теоретичної фізики Сумського дерзавшого університету,

НАУКОВИЙ КЕРІВНИК дохтср фізико-натематичниЕ наук,

процесор В.В. Куліш

СФІШИНІ ОПОНЕНТИ доктор фізкко-цатєматичнкх наук.

професор М.О. Азареиков кандидат фісико-мате«гтичккх наук, доцент Г. С. БоросЗйов

ПРОВІДНА ОРГАНІЗАЦІЯ Київський державний університет

Захист відбудеться “2£‘ мгі7СЛАЯ4 1935 р. о ~/6~ год, на засіданні Спеціалізованої вченої ради К 22.01.01 при Сумському державному університеті.за адресов:

24400?' и, Суми, вул. Римського-Корсакова, 2, СукЛУ, корпус ЕТ, ауд.

З дисертацієв можна ознайомитися у бібліотеці Сумського дерхаьного університету.

Автореферат розісланий "/6" 1995 г.

Вчений, секретар

Спеціалізованої вченої ради, >

кандидат фіз.-мат. наук, доцент . “ А.С. Опанасшс

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність роботи. '

На сьогодні, одним з найбільа перспективних ддер&л надпотужного когерентного електромагнітного в-іпроаінсвання с лазери на вільних електронах С ЛВЕ ). Ці прилади иавть такі викличні властивості як то: високі рівні вихідних потужностей, широкий діапазон робочих частот та можливість їх плав-ноі зміна. Однак, слід відмітити, в.о перші діючі устанозка мали досить незначні рівні ККД С для ЛВЕ-генераторіз 1^3%, а для ЛВЕ-підсилпвачів ■» 3-5% 3. В зв’язку з цим, в сучасник приладах класу ЛВЕ застосовуються спеціальні конструктивні заходи, які дозволяють підняти рівень ККД до десятків відсотків. Однак, в умовах практики їх реалізація стикається зі значними конструктивними трудноцамк. Крім того, створення приладів класу ЛВЕ потребує використання ряду спеціальних надтехкологій а самі установки є досить дорогими. Це стазнть на перший план за актуальністю три головні проблеми. Перта із них - розробка нових модифікацій конструкцій ЛВЕ, які мали б більш високі рівні технічних характеристик, ніс відомі. Друга проблема полягає у створенні нелінійної самоузгодженої теоріі, яка з високов точністю має описувати фізику процесів в області взаємодії цих пристроїв. І, нарешті, третя проблема полягає у розробці більш досконалої ( з технологічної точхи зору ) елементної бази для ЛВЕ. Зокрема компактних прискорювачів електронних пучків, які б мали прийнятні темпи прискорення.

Таким чином, проведення дослідження параметрично-резонансних механізмів взаємодії релятивістських електронних потоків з періодично-реверсивними електромагнітними полями різних конфігурацій є завданням вельми актуальним. По перше, при цьому відкриваються можливості створення нових перспективах схем ЛВЕ" і прискорювачів заряджених частинок з більш високими, ніж у відомих, рівнями експлуатаціїних характеристик. По друге - підвищується ступінь і глибина розуміння фізичної специфіки такого типу плазмоподібних релятивістських систем, по само по собі є корисним з пізнавальної точки зоРУ. .

Мгта роботи:

а) розробка нелінійної самоузгодженої теорії механізмів

яараігетрнчно-резонансноі взаємодії релятиьістсьхих електрон-

акх потоків з поперечники схреьекики періодично-реверсивними електричний і магнітнну г.олями;

О з’ясування можливостей створення на базі релятн-віетсьпкк параметричних систем зі схреаеника поперечними наріс,«чна-реворсквнкші електричкам і цагкітшш полями нових иодкфіьаціі конструкцій ЛВЕ і лінійних індукційних прискорювачів зарядгенкх чгсгкігок.

Наукова новизна .

Іо до теоріі ЛРЁ:

- розроблена нова розрахункова схема з двократним усе-

редненням, що базується на використанні методу усередненого Й.ІКЄТНЧЦОГО рівняння. -

Б фізкяі ароаесів:

- довеиена можливість ізохрокізації ЛВЕ ЕН-убітронного їкпу за рахунок оптимальної варіації, в тому числі, електричко! коііЦоквнтЕ ноля накачки;

- гапроновано новий принцип прискорення потоків зарядяе-иііх частинок і квазінейтральної плазми.

Б проектно-конструкторському'плані:

- запропоновано ряд нових конструкцій та схем ЛВЕ з ЕН-убітронним полай какачки;

- запропонована принципово нова схема періодично-ревер-сквноі’о ікдукційного прнскорсвача потоків плазми С у тому ччег.і і квазінейтральної ).

ііаукові положення, цс виносяться на захист. .

1. Принципово‘нові модель, схема та конструкція лазеру на вільних електронах з накачкой схрекеними поперечними пе-рюдичко-ї.еверсиакйми електричним та магнітним полями - ЛВЕ -ЕН-уЗітрояа.

2. Нелінійна балістична теорія ЛВЕ-генгратора з ЕН-убіт-роцким нолем накачки.

3. Нелінійна кінетична самоузгодхеиа теорія ЛВЕ-підсилювача з ЕН-убітрокким полем накачкк.

4. Принципово нові модель, схема та конструкція періодично-реверсивного індукційного арискорввача потоків заряджених частинок та квазінейтральної плазми.

5. Нелінійна кінетична самоузгодіена теорія запропонованого періодично-реверсивного індукційного прискорювача.

Практична цінність.

Запропоновані з роботі нові схеми та конструкції лазерів на мльних електронах ЕН-убітронного типу складаьть ідейну та проектну основу для створення промислових зразків надпотужних компактних ЛВЕ-генераторів і підсилювачів, ко можуть мати високі рівні ефективності. Схема та конструкція періодично-реверсивного індукційного пркскорозача, до запропонована в роботі уявляв собос один з можливих компактних джерел для формування релятивістських електронних потоків в установках класу ЛВЕ. Крім того, вона може використовуватися як для прискорення пучків заряджених частинок одного знаку, так і потоків плазми С у тому числі і квазінейтральної ). Розроблена поаукачец розрахункова схема з двократним усередненням С на основі методу усередненого кінетичного рівняння ), .-творив ефективну основу для поширення новііх проектних методик в галузі техніки ЛВЕ.

Апробація роботи.

Основні результати дисертаційної роботи опубліковано в

8 друкованих працях, доповідались і обговорювались на науково-технічній конференції "Фізика, і техніка електронних систем і пристроїв" С Суми, Сумський держуніверситет, 18-20 травня 1995 ), Міжнародній науковій конференції, присвяченій 150-річчгз від дня народження Івана Пулюя С Львів, Державний університет "Львівська політехніка”, 23-24 травня 1993 ). Крім того, за матеріалами дисертаційної роботи було подано заявку на винахід, на яку отримано позитивне рішення Лерж-комвинаходів Росії.

Структура і обсяг роботи

Дисертаційна робота складається із вступу, чотирьох глэв, заключения, списку літератури та шести додатків. Обсяг дисертації сягає 139 сторінок і 37 малюнків. Бібліографія містить 99 найменувань і складає 11 сторінок, а додатки - 23 сторінки.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обгрунтована актуальність теми дисертації, сформульовані мета роботи, положення, по викосяться на захист, наукова новизна роботи, а також дається стислий огляд’ результатів, отриманих в дисертації.

У першк главі дається ог.'іяі експер/.мейтальнкх та тео;:--ткчнйк праць, ь яких досліджуються прилади класу ЛВЕ та :>с елементна "іаза.

У першому розділі цієї глава були розглянуті основні схем» лазерів на вільнкх електронах і методи підвивання ККД ЛВЕ, г'ясогані достоіхства та недоліки цих приладів. Визначено проблеми та ьапряакк їх вирішення. Крій того, в цьому ж розділі описані традиційні ткни лінійних та циклічних індукційних пркскорввачів заряджених частинок, особливості їх роботи т.? коїлізі шляхи розширення функціональних можливостей.

V другому розділі розглянуто основні методи дослідження цараиетркчкнх лазерів кд вільних електронах. Серед цих мето-діь особливу увагу було приділено методам асимптотичного інтегрування Боголепова, великих частинок, усередненого кінетичного рівняння та повільно змікованих амплітуд.

У другій главі запропоновано принципово нові модель, схему та конструкціє ДВЕ-гекератора з накачкоо схрещеними тіоперечикна періодично-реверсивними електричним і магнітним полякк С надалі будемо називати їх ЕН-убітронами ). Побудовано нелінійну балістичну теорію • цього классу приладів і проведено ії аналіз.

У першому розділі описано один з можливих варіантів схеми та конструкції ЛБЕ-геиєратора ЕН-убітронного типу С див. фіг. 1 ). Розглянуті якісні особливості взаємодії релятивістських електронних потоків з ЕН-убітронними полями. Побудовано теоретичну модель і сформульовано постановку задачі.

У другому розділі цієї глави побудовано нелінійну балістичну творів ЛВЕ-генератора ЕН-убітронного тиг.у и розраховані його основні вихідні характеристик!. Як базовий був вико-ристан метод асимптотичного інтегрування Боголсбова. Аналіз побудованої теорії показав можливість ізохронізаціі взаємодії б ЕН-убітроннкх ЛЕЕ-генераторах за рахунок оптимального підбору, в тому числі, параметрів електричної компоненти поля накачкн. З’ясовано, ао максимальні рівні електронного ККД подібних ізохронних моделей досягають значеннь ~ 70%. З’ясовано, однак, ао ізохронні моделі ЕН-убітронних ЛВЕ-ге-иераторів є більше, чутливими до якості групування електронних сгустків С за початковими фазами вльоту в область взає-

Фіг.1 Структурна електрична схема ЕН-убітронної системи накачки. Тут цифрою 1 позначено джерело низькочастотного змінного струму, цифрой 2 - сердечники електромагнітів,

З - обмотки електромагнітів, 4 - електромагніти. '

моді! ), ніж ізохронні моделі з повздовжнии електростатичним (сйкексуочим пулєн. '

У третьому розділі, на базі методу асимптотичного інтег-рузакня Боголвбова і методу великих частинок, побудовано не-піііії:ну колективну теорії) ЛВЕ-генератора ЕН-убітрониого типу. Аналіз кодеяі, а використанням цієї теорії показав можливість ізохрокізгції ЕІІ-убітронних генераторів при роботі з погрупованим на вході електронним пучком. Як наслідок, запропоновано двосекційну схему ізохронного ЛВЕ-генератора. Перша сикшя в дакоку приладі використовується для групу-вана*. а друга є секцією відбору енергії. Аналіз побудованої нелінійної теорії такої двосекціїної моделі ЛВЕ показав, во колективний електронний ККД тут досягає значень ~ 25X і вине. •

У третій главі запропоновано принципово нові модель і схема АВЕ-підсилпвача з накачкос схрененими поперечними періодично-реверсивними електричним і магнітним полями. Побудована нелінійна самоузгодхена кінетична теорія цього приладу і проведено аналіз.

У першому розділі глави описана одна з запропонованих схем і конструкцій ЛВЕ-підсилсвача ЕН-убітронного типу. Побудовано теоретичну модель і проведено постановку задачі.

У другому розділі розв’язано задачу про рух релятивістського електронного потоку у зовнішніх електромагнітних полях. Для цьому розроблено нову розрахункову схему з двократним усередненням, и.0 базується на використання методу усередненого кінетичного рівняння. Показано, що при цьму кі-

є

,г д Ь

д

£

+ к. с. +•

|Е3|2

+ - еЕ„ +

О

де Е - комплексна амплітуда хвилі просторового заряду; А =

= и/ + \Аг\г ; В0 = + АхА&.-х ; Ах “ «омяекс-

на амплітуда. векторного потенціалу сигнальної хвилі; -комплексна амплітуда векторного потенціалу поля накачки; Т

- повздовжняй імпульс; г - повздовжні координата; і - лабораторний час; - нульові гармоніки відповідно швид-

кості і релятивістського фактору електронів; 9 , І , а?, к0, ку - нелінійні коефіцієнти; га, е - відповідно маса та заряд електрона. Двома рисками зверху позначені двократно усереднені величінн. Легко бачіти, ао двократно-усереднене рівняння є значно простіший і характерізується квазіпостійними коефіцієнтами. Проведено перехід від двократно усередненої до неусередненої функції рзподілу електронів. Проведений порівняльний аналіз показав до застосування запропонованої нової розрахункової схеми е більш ефективим ніж відомої С з однократним усередненням ). Це досягається за рахунок того, ю процедура вирішення двократно-усередненого кінетичного рівняння при цьому виявляється значно простішою, ніж однок-ратно-усереднекого. До того ж отримані рішення е більш точними і, як наслідок, маїзть більш широкі рамки застосування.

У третьому розділі цієї ж глави, на бази методу повільно змінюваних амплітуд, отримано систему кубічно-нелінійних вкорочених рівнянь, яка описує самоузгоджену динаміку комплексних амплітуд зовнішніх та власних хвильових полів з одночасним урахуванням такіх факторів як:

а) вплив ненульового початкового поперечного імпульсу

електронів в пучку; _

б) вплив як ловздовжного так і поперечного теплового розподілу електронів в пучку за швидкостями;

з) ьсядикість пэы.-ьн;л зміни С ,чо довій ні сбя-к"; і чз г:-йодії ) параметрів ЕН-убітроиизгі> лсля накачки;

г) впяиь аовніачь::го повздзьжнсго електростатичногз л-• підпору;

д) і^оеяіібість реалізації діамагнітного механізму генерації додаткового «аглігкого поля накачкк;

є) вплив ефекту нелінійної генерації додаткового магнітного поля язкачхи;

е) зшлігв ефекту нелінійної генерації власного повздовх-иого електричного нояя.

У чотреэтску розділі проведено аналіз даної моделі на оазі саису-годжигої састеин кубічно-келіиійикх рівнянь. Для нього остання оу.іг пєрефориульована у адаптованій формі. .-иглу* кьадратичного С аа амплітудами хвиль ) наближення показав, го ЕН-убі грокні моделі ЛВЕ-підсклввачів повинні ха-рзктерізуватясь йіліваки коефіцієнтами підсилення, ні* еквівалентні Г;-убітронні. Числове інтегрування кубічно-нелікій-коі енктеми підтвердило цей висновок. Як з’ясовано, більш зіісохі рівні коефіцієнта підсилення ЕН-убітронних систем пс;а’ягані з реализацией двох нових фізичних явна - ефекту часткової кошіексації втрат енергії електронного потоку на Еипрошкмашгя та нелінійної стабілізації фази неузгодження. Було досліджено залежність ефективності взаємодії та коефіцієнта підсилення віл величини амплітуди поперечного вихрового електричного поля. Доведена можливість реалізації в ЕН-убітроннкл ЛВЕ-підси/швачах ізохронного реаиму взаємодії, обумовленого варіацією електричної компоненти поля накачки. На основі цього запропоновано дві нових схеми ізохронних ІІІДСКЛЕВйЧІЙ ЕН-убі. тронного типу, Перша з них е трьохсекцій-кос схемою з Еаріаїхізг амплітуди комбінованого ЕН-убітронко-го поля какачкн. Аналіз показав, ао в цій моделі реалізуються два механізми пригнічення насичення підсилення - приско-рюваяьнкі та трансформаційний* які конкурують між собою. Залежність коефіцієнту підсилення та оптимальний розподіл амплітуди магнітного С розподіл електричного поля має такий ке вигляд ) поля по довжині області зображені на фіг. 2. Другою з запропонованих ізохронних схем є ЕНгубітронний підсилювач з оптимальною варіацією часової частоти ЕН-пояя накачки. Як з’ясовано рівні ККД запропонованих приладів в декілька разів

сООО —

5000-

4000-

,>осо •

:>.осо

'ОСО -

о-

К

в,, г.

г

50СС

•500С

■400С

-ЗООС

-200С

- І (ЮС

ти—рггттті—'ГРутті-і—гггурн—гргтт-т-р—гг^-О 0.00 С.05 0.05 0.0Й 0.1С 0,13 0.15 0.18 0.20

Т=2:/І_

Фіг. 2. Характеристики трьохсекційної ізохронної ЕН-усЛтронної моделі. Суцільна крива відповідає залеіності коефіциенту підсилення, пунктирна ’

- оптимальному розподілу амплітуди магнітного поля. Параметри моделі:, період ондуляції віглера х_= 2 см, частота сигнальної хвилі

и =5.57 10*гс'\ плазмова частота « =2x10” і1 р с , початковий релятивістський фактор

електронів в потоці * = 5.9763349442, максимальна амплітуда вихрового електричного поля 8 = 4х105 В/м. , ,

перебільшуюсь аналогічні, розраховані дчл т^адиаіЕнил Н-у<Нтронних моделей. На базі запраисноьа.чух розрахункової схеми з двократний усередненням, для :;с,рхвня.-ікл іули побудовано нелінійні самоузгоджені теоріі відомих ізохронних Н-убітронннх моделей ЛБЕ. В тому числі з варіацією амплітуди магнітного поля накачки та з повздовжним електричним компенсуючим полем. Порівняльний аналіз дозволив з’ясувати, по длй практики використання ізохронних ЕН-убітронних схем виглядає більш перспективним, ніж традиційних.

У четвертої главі запропоновано принципово нові теоретичну модель, схему І конструкцій периодично-реверсивного індукційного прискорювача потоків зарядкених частинок та потоків плазми, в тому числи і квазікейтральної. Побудовано нелінійну самоузгоджеку теорій таких систем і з’ясовано, ао вони можуть мати практично прийнятні рівні темпів прискорення.

У першому розділі було описано схему та конструкціє періодично-реверсивного індукційного прискорювача. На якісному рівні пояснено механізм прискорення С в одному і тому ж напрямку ) потоків різнознаховнх зарядкених частинок в таких приладах. Останнє проілюстровано ка фіг.3. Розглянуто декілька модификацій конструкції періодично-реверсивного індукційного прискорювача. Обгрунтовані переваги запропонованих систем над відомими лінійними та циклічними індукційними прискорювачами. Побудовано теоретичну модель запропонованого прискорювача.

У другому розділі цієї глави побудовано нелінійну балістичну теорій прискорення електронів в періодично-реверсивних індукційних прискорювачах. На -основі даної теорії були визначені максимальні енергетичні можливості таких систем. Як базовий, при цьому застосовувався метод асимптотичного інтегрування Боголюбова. Аналіз показав, що при відносно' незначних , амплітудах прискорюючого електричного та магнітного полів можно досягнути практично цікавих рівнів темпу прискорення ~ 3-4 МеВ/м і більше С для електронних пучків ).

У третьому розділі побудовано нелінійну кінетичну само-узгоджену теорію прискорекя вільного електронного пучку в періодично-реверсивних індукційних прискорювачах. Як базоьі, були застосовані метод усередненого кінетичного рівняння та

Фіг. 3. Рух заряджених частинок в схрецених попереч-речних періодично-реверсивних електричном та.' магнітном полях. Цифроо 1 позначені електромагніти, 2 - рух аегатквно заряджених части-

- кок, 3 - рух позитивно заряджених частинок,

. 4 - вехтори індукції магнітного поля , 5 -

вектори напружносгі електричного поля.

метод повільно змікованлх ак:«;атід. й?иь«д»?нкй ак.дхз показав, %.о при достатній цільності електронного пот-г.у у прис-корювальній області мавть гене;;и;уьть;.я власні еяектрлчні ті магнітні поля. З ник найбільший вплив на процес прискорення мавть ефекти генерації повздовжкого електричного С пов’язаного з локальними порушеннями квазінейтральності плазми пучка ) та поперечно-реверсивного магнітного С по виникає б наслідок реалізації діамагнітного ефекту ) поля. Дія їх протилежна впливу зовнішніх прискорюючих полів. Таким чином в процесі прискорення мають місце своєрідні нелінійні діелектричний та діамагнітний ефекти. Стримано систему кубічно-не-лінійких самоузгоджених рівнянь, ко описують динаміку цих полів. Для окремого випадку квазіпостійної амплітуди зовнішнього прискороочого поля, отримано аналітичні рішення для амплітуд власних полів. Розраховані середня енергія електронів в потоці та ефективність їх прискорення як функціі від довжини прискорювальної секції. Показано, цо вплив власних полів, які генерируются, мою призводити до суттєвого змень-шенкя темпів прискорення. Зокрема, для разраховакого випадку прискорення електронного пучка, це зменьшення може досягати 40' '

В заключена і приведені основні результати і висновки, які дули, отримані в дисертаційній роботі.

В додатках приведено аналітичні вирази для нелінійних коефіціентов у системах вкорочених рівнянь і відповідні в рішеннях для .функції розподілу. Крім того, тут приведені вирази для швидко осцилвючих поправок, що використовувались при обчисленні однократно і двукратно усереднених функцій розподілу електронів.

ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ І ВИСНОВКИ

Таким чином в дисертаційній роботі були отримані такі основні результати: ”

1. Запропоновано принципово нові теоретична модель, схема і конструкція лазеру на вільних електронах з накачков схрещеними поперечними періодично- реверсивними електричним та магнітним полями - ЛВЕ-ЕН-убітрону.

2. Побудовано нелінійну балістичну теорію ЛВЕ-генерагора з ЕН-убітронним полем накачки.

3. Показано можливість ізохрокізаціі ЕІІ-убітроішого ЯВЕ-

генератора за рахунок оптимального підбору параметрів електричної компоненти поля накачки.

4. З'ясовано, ло ізохронні моделі ЕН-убітроннкх ЛВЕ-ге-нераторів є більае чутливими до якості групування електронних сгустків С за початковими фазами вльоту в область взаємодії ), між ізохронні моделі з повздовжнкм електростатичним компенсуючім полем.

5. Запропоновано нову двосекційну модель ізохронного ЛВЕ-генератора ЕН~убітронного типу, яка забезпечує високі рівні ККД та побудовано нелінійну балістичну теорію цього приладу.

6. В мехах нелінійної теорії ЛВЕ розроблено нову розрахункову схему з двократним усередненням.

7. Побудовано кубічно-нелінійну кінетичну самоузгоджену теорію ЛВЕ-підсилювача з ЕН-убітронним полем какачки.

8. Встановлено, цо в ЕН-убітроннкх ЛВЕ-підсилввачах реалізуються такі нові фізичні явиаа як ефекти часткової компенсації енергії електронного потоку на випромінювання та нелінійної стабілізації фази неузгодження. Завдяки цьому, має місце збільшення коефіцієнту підсилення таких систем.

9. Доведено можливість реалізації ізохронного режиму взаємодії в ЕН-убітронних підсилювачах за рахунок, в тому числі, оптимальної варіації параметрів електнчної компоненти ЕН-убітронного поля накачки.

10. Запропоновано нову трьохсекційну схему ізохронного

високоефективного ЛВЕ-підсилювача з варіацією амплітуди зовнішнього комбінованого ЕН-поля і побудовано нелінійну самоузгоджену теорію цього приладу. Встановлена, по даних моделях реалізуються два механізми пригничення насичення підсилення - прискоровалький та трансформаційний, які конкурують між собою. ’

11.Запропоновано нову модель високоефективного ЛВЕ-підсилювача з варіацієй часової частоти .ЕН-поля по довжині області взаємодії та побудовано нелінійну самоузгоджену теорію цього приладу.

12.Шляхом порівняльного аналізу еквівалентних Н- і ЕН-убітронних моделей, показано ко ізохронні моделі останніх характеризуються більи високими рівнями ефективності та коефіцієнту підсилення. . .

І.з.Заіфсиониьаиі принципово нові т^с^.-?тичг.а модуль, иа та конструкцій періодично-реверсивного індукційного прискорювача потоків заряджених часгинок. Показано, ко такі прискорювачі иають властивість зарядової інваріантності і. таким чином, придатні для прискорення потоків плазми, в тому числі квазінейтральної.

14. Побудована нелінійна кінетична самоузгоджена теорія періодично-реверсивного індукційного прискорювача і показано до такі прилади можуть мати практично прийнятні рівні темпу прискорення.

15.З’ясована, «о в процесі прискорення тільних потоків заряджених частинок в періодично-реверсивних індукційних прискорювачах реалізуються нелінійні діамагнітний та діелектричний ефекти. Останні полягають в тому, що при цьому генеруються власні електричні та магнітні поля. Не мохе призводити до суттєвого зменьшення темпів прискорення.

Основні результати дисертаційної роботи надруковані в таких працях:

1. Купиш В.В., Крутько 0. Б. Ускорение заряженных частиц в

скрещенных периодически-реверсивных электрическом и магнитном полях. //Письма в ЖГФ, т.21, вып. 9, стр. 52-55.

2. Кулиш В.В., Крутько 0. Б, Усилительные свойства лазеров

на свободных электронах с комбинированной скрещенной ЕН-убитронной накачкой. //Письма в ЖІФ,' т.21, вып. 11, стр. 47-51.

3. Кайлюк О.Г., Квак А.А., Крутько 0. Б. Про можливість створення ізохронних лазерів на вільних електронах нового типу. //УМ, 1993, т.40, N9, с. 922-925.

4. Кулиш В.Е., Крутько О.Б. Ускорение заряженных частиц в

скрещенных периодически реверсивных электрическом и магнитном полях. //Вестник СумГУ, 1995, №2, с. 5-13.

5. Кулиш В.В., Крутько О.Б. Лазер на свободных электронах с

комбинированной скрещеннойц. ЕН-убитронной накачкой. //Вестник СумГУ, 1995, N 2, с. 14-26.

6. Кулиш В. В. , Кайлвк А. Г. , *Квак А. А. , Крутько О.Б. , Рубан

А. И., Савченко В. И. Лазер на свободных электронах. //Заявка■на изобретение, N 5058137 С Российская федерация ). Положительное решение от 17 января 1995 года. Приоритет ог 07.08.92.

7. Кайлск А. Г. . Кзак А. А. , Крутько 0.5. Движение заряж’>4!кх частиц б нестационарных скрещенных ЕН-убитроиных полях. //Деп. рук. Киев, 1991, 26 с. - Рукопись представлена Сумским физ. - гехнол. институтам. Деп. в УкрНШНТИ 12.08.91, N1146 Ук-91.

8. Кайлюк А. Г., Квак А. А. , Крутько О.Б. 0 возможности создания ЛСЭ нового типа.//Деп. рук. Киев, 1992, 16с. -Рукопись представлена Сумским физ: -технол. институтом. Деп. в УкрИНТЭИ, 28.04.92, N 479 Ук-92.

9. Куліш В.В., Крутько 0.Б.Використання методу усереднення кінетичного рівняння в нелінійних задачах релятивіської ї.-;іектрсікнамім. //Матеріали міжкорсдної наукової конференції присвяченої 150-річчг від дня народження Івана Пулюя. Львів 23-24 травня 1993 року. Тези доповідей, с. 115-117.

Слід зауважити, ю роботи [3,7,8] були виконані за ідеєю

і під науковий керівницьтвом проф. В. В. Куліиа.

АННОТАЦИЯ

Крутько О.Б. Нелинейная самосогласованная теория релятивистских параметрических систем со скрещенными поперечными периодически-реверсивными электрическим и магнитным полями. Диссертация С рукопись ) на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.04.04. -физическая электроника, Сумский государственный университет, Сумы, 1995. .

Защищается 9 научных работ, которые содержат теоретическое исследование параметрически-резонансного взаимодействия релятивистских электронных потоков с скрещенными поперечными периодически реверсивными электрическим и магнитным ПОЛЯМИ. Ка зонове этого исследования предложен ряд новых схем и конструкций ЛСЭ убитронного типа, в том числе и высокоэффективных изохронных моделей. Построены нелинейные теории этих приборов. Применительно к ЛСЭ разработана новая расчетная схема применения метода усредненного кинетического уравнения с двукратным усреднением. Предложены принципиально новые модель, схема и конструкция периодически-реверсивного индукционного ускорителя и построена его нелинейная самосогласованная теория. Показано, что такие ускорители обладает

свойством Зарядовой икварианікости и, следовательно, могут быть использованы для ускорения потоков плазмы, в том числе и кьаэиийЛтральяой. .

Произведена апробация результатов работы на Международных конференциях.

Клрчов! слова

самоузгоджена нелінійна теорія, параметричні ЯВЕ, поперечко-реверсивні електричне і магнітне поля, індукційний присксро-вач.

ABSTRACT

Oleg В. Krutko. The non-linear self-consistent theory of the relativistic parametric systems with the crossed transversal periodical reversed electric and magnetic fields.

The dissertation С manuscript 3 for the obtaining of the scientific degree of the candidate of science in the mathematics and physics corresponding to the speciality 01.04.04. - physical electronics, Sumy State University,

Sumy, 199S.

9 scientific works are defended. They works contain the theoretical investigations of the parametric resonance interaction between the relativistic electron beam and the crossed transversal periodical reversed electric and magnetic fields. On the base of those investigations it has been proposed few of new models, schemes and constructions the EH-ubitron type FEL including the high effective isochronical models. The non-linear theory of this devices has b.een built. It was elaborated the new calculation scheme of using the method of the averaging kinetic equation with the double averaging for the FEL non-linear theory. It has been proposed the principle new model, ■ scheme and construction of the periodical reversed inductional accelerator and the non-linear self-consistent theory of this device was built. It was shown that this accelerator has the quality of the charged invariability and as consequence capable of acceleration the beams of the plasma including the quasi neutral plasma beams. .

The results of the work was presented in the international conferences. , "