О резонансном взаимодействии заряженных частиц с когерентным электромагнитным излучением тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.02 ВАК РФ

- - «йРГЭ-ПМ^ЗиЪЬЧЧ-Ь8ПМЭ-ЗиЪЪЦ{ииРиРП№6ПЬЪ

. . и V» ¡ч

ЬРЬМХГьЬ <ПЪ8ЦШЪ <иШ1иииРЦЪ

1 1 ЦГ-Л'! >-!-г>

Ч-шп01111 ЗзЬ^ри^ ШдоищшО

«ип<ьрь"ь8 ьиьадриитъмтадъ -бип-иадзо-ипг. иь&еилшр^ио ишъ^ъьрь п-ьапг-цъиизм-ФШицааьвпье-зцг, ииим,»

иши(1ии)|ишир.)П1(ц1 - Ц.04.02 - НЬиш^шО ЭДкф^ш иЪцй'и^р

Зфф^ш - ¿идрЫшиф^ийциО ч11тпцушй011р11 рЫ^шйпф qllmшllшQ шиш1гбшй11 1шуд15иШ штЬйи^ипигвдшО

ЬРЬЧЦХг - 1997

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ АРМЕНИЯ ЕРЕВАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Гарпик Феликсовт Мкртчян

" О РЕЗОНАНСНОМ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ С КОГЕРЕНТНЫМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ "

(А.04.02-теоретпческая физпка) Автореферат

Диссертации па сопсканпе учепой степени кандидата физико-математических паук

ЕРЕВАН-1997

И2}ишшшСрц kmmiupilbi t bpUuiGli ujUmuiliiuG hiuiiujquuipiuüli SUuuiljuiG .^[icijiliiujli шйр[ш(1шй

Q-JiuiuiliiuG цЫри^шр'

"1ш2ишСш11шй pGipiliüiulunuGbp'

Umujuiunup Ijuiqdmlibpuinipjmü'

Ф1ц.-йшр. qjiui. qnljump, щрпфЬиир <Ai. Ui}bui[iujiuG

5>liq.-vJmp. qliui. ipilpnnp, ицшфЬипр Ч-.5ш. l44IuilUluti ф1к[.-йшр. qliui. pLljüiuöut U.U. tipiuljjiuü

« <H1U n-miilm^liqliliWjli U tlbljuipiiülilpujli {Шиифшшш

"Ui^uiiqiuGmpjmGii uibiiji limGbGiu 1997p «27">i /пыЪ^и^г P bpUiuGli ujtiuuulpuG huiüuipuupuiQJi 046 iruiuGtuq]uniugi{iuö Junplipuli G]iumuiü. •i,uiugbü ' 375049, bpbiuG, U. UuiGnilijmG ф.1 Ubipiuiq[ipp gpijuiö t 1997p. <<2?»_ifZy^,j(_.

ITuiuQiuqjimuigiJiuö lunphpqli qlnnuilpuG ршришщшр fy .

ф1щ.-йшр. qjim. pUliGiuöni U.U. UшhшpJшQ

Работа выполнена на кафедре Теоретической Физики Ереванского Государственного Университета

Научный руководитель-Официальные онноненты-

Ведушдя организация-

доктор физ.-мат. наук, профессор Г.К. Аветасян

доктор физ.-мат. наук, профессор Г.Ю.Крючкин кандидат физ.-мат. наук С.С.Элбакян

Инстатут радиофизкп и электроники HAH РА

Защита состоится

<21

MQHJL

1997 г. в часов на

заседании Специализированного совета 046 при Ереванском

государственном уннверыпете

по адресу: 375049, Ереван ул. А.Манукяна, 1.

Автореферат разослан 1997г.

Ученый Секретарь Снециализнроваиного совета

кандидат физ.-мат. наук A.A. Сааряп

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Л к ту а л ы i ос п. npofxi ю м ы. Нарастающий интерес к свободно-свободным переходам связан с возможностью реализации двух проблем: создаппе когерентных источников коротковолнового излучеппя (рентгеновских и у -лазеров) н лазерных ускорителен заряженных частиц высоких анергий. Если исследование лазерпого излучения с материальными средамп (атомы, молекулы) ирпвело к быстрому установлению нового направления -нелинейной шпикн н сиектросконнн, то исследования свободно-свободных переходов паходятся еще в стадии развитая. Достаточно отметать, что первые экспериме1пы по наблюдению многофотопного поглощения или излучения свободными электронами в ноле лазерпого ихтучення (в черепковском, тормозном процессах и в магнитном ондуляторе) удалось реализовать лишь за последние десятилетня.

Поскольку в лазерах на свободных электронах (JIO) нет ограничении па частоту излучения, имеющего мести в оптических квантовых генераторах, то ЛСЭ приобретает особую важность благодаря непрерывности частоты во всем диапазоне. Следовательно, в зависимости от природы процесса излучения можно достигнуть источников когерентного излучения в совершенно противоположных областях спектра: от радиоволн до инфракрасных и от рептгеновскнх до у -частот. С этой тючки зрения представляется актуальным изучение индуцированных процессов на сиободпых электронах как в диэлектрических волповодах (пнжеонтаческая область), так и в условиях каналироваппя в кристаллах. Преимущество первого процесса заключается в том, что электронный пучок движется в вакууме над диэлектриком, а волна распространяется внутри диэлектрика в режиме полною iiiiyipeuriero отраження-новерхпостнып черепковский эффект, что позволяет избежать негативных влияний среды (многократное рассеяние электронов на атомах, ионизационные потерпи и т.д.). Преимущество второго процесса обусловлено тем, что излучение каналнрованных частиц обладает двумя важными качествами: частота

излучения лежит в коротковолновой области, в основном, в рентгеновском и у -диапазонах, с резким максимумом спектральной интенсивности, существенно превосходящей интенсивность остальных механизмов излучения.

Цель работы. Исследовать индуцированные процессы каналированного и поверхностного черепковского излучений для нелинейного усиления рентгеновского излучения в кристаллах и от миллиметровых до инфракрасных волн в диэлектрических волноводах с незамагниченпыми электронными пучками в линейном режиме.

Научная повизпа работы. Для достижения заметного усиления каналированного рентгеновского излучения в линейном режиме требуемые плотности токов электронов гораздо превосходят п существующие, и допустимые в кристаллах значения. Поэтому впервые в настоящей работе исследуются нелинейные режимы усиления каналированного рентгеновского излучения.

Линейный режим усиления поверхностного черепковского излучения на сильно замагпичепных электронных пучках в диэлектрических волноводах систематически исследован как теоретически (одномерная задача), так и экспериментально в работах Уолша со соавторами [1]. Однако, требуемые магнитные поля для замораживания поперечных степеней свободы электронов уже в инфракрасной области усиления превосходят существующие их статические значения. Поэтому представляет определенный интерес исследование этого процесса пезамагннчепными пучками (трехмерная задача), тем более, что уже имеются экспериментальные результаты [2]. Кроме того, в последнее время развивается курьезная концепция [3], согласно которой, без наличия дополнительного "четвертого" тела (внешнее магнитное ноле, газовая среда и т.д.) коэффициент усиления поверхностного черенковского лазера, а также вероятности индуцированных эффектов в этом процессе равны пулю. Показана ошибочность этой концепции. Исследованы разные режимы

пшейного уснлешш и квантовая динамика поверхностного черепковского ipouccca незамагничепнымн пучками.

фактическая ценность полученных результатов обусловлена значением шзера на свободных электронах как в выше- так и пнжеонтическом щапазонах.

Чнробация работы. Основные результаты диссертационной работа (окладывалпсь на семинарах кафедры теоретической физики и НИ тбораторип фпзнкн плазмы ЕГУ, на 5-ой Еврофизпческой конференции но помпой н молекулярной фпзике (Эдинбург, Великобритания, 1995), па Европейской копференцнн по квантовой электропике (CLEO/Europe-iQEC'96, Гамбург, Германия, 1996), на 17-ой Международной ¡оифсрсмщш но pi'iiiiviioiirKDMy излучению и поверхностным процессам "X-ray and Inner-She!! Processes", !'амбург, Гсрмаппя, 1996), па Международной школе по квантовой онтике и новым источникам излучения МЦТФ, Триест, Италия, 1997).

публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ и одпа отправлепа ) печать.

Структура диссертации. Диссертация состоит пз Введения, грех глав, Заключения п Списка цитированной литературы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

?о Введении представлен обзор литературы по обсуждаемой проблеме и гформулпрошшм отонныс задачи диссертации.

1срвая глава посвящена исследованию динамики индуцированного фоцесса капалировання в задаппом поле спльпой плоско-поперечной »лектромагнитнои волны па оспове релятивистских квантовых уравнении (вижения (Клейна-Гордона и Дирака).

Как известно, при релятивистском движепнп заряженной частицы в :рнсталле возможна С1пуацня, когда иод действием эффективного

потенциала, создаваемого многими периодически расположенными атомами, частица оказывается в яме в поперечном направлении и происходит каналирование: частица долгое время движется вдоль каналов, образованных кристаллическими плоскостями или осями, где нотеицнальная энергия взаимодействия с кристаллом имеет минимум. В присутствии внешней электромагнитной волны излучепые каналированиых частиц имеет индуцированный характер и становится возможным также обратный процесс поглощения фотонов поля (возбуждение дискретных уровней ионеречного движения: одномерный осциллятор в случае нлоско-кашишрованпого позитрона н двумерный "атом" в случае аксиальпо-кашишрованного электрона).

В случае нлоско-каналированного позтропа, когда усреднениый эффективный потенциал, созданный кристаллическими плоскостями имеет вцд потенциала гармонического осциллятора U(x) = 4Uix1 /d* (и, - глубина поперечной потенциальной ямы, d - мсжилоскостг.ое расстояние) получены пелднейные решения квантовых уравнений движения. Для выяснения роли спина в этом процессе в параграфе 1.1 сначала решено уравнение Клейна-Гордона, пренебрегая сшшовым взаимодействием нозшропа, и найдена волновая функция каналнроваппой частицы, соошетствующая многофотониому взаимодействию с заданным нолем иоперечиой электромагнитной волны A(t-z) (показатель иреломлешш кристаллической среды па характерных частотах рассмотренных в этой главе процессов с большой точностью можно принять раиной единице):

Входящие в (1) функции gi(t) и g2(x) определяются выражениями

gl(т) = Re|ieГг'exp(in'г) |ехр(-Ю'т,)Ах(тс')йт'|

ё2(Т)=(Е -р ечК^^-Ю'тОАЛт')^!

десь /( = с = 1 ,Ф п (х)-волновая функция гармопнчсского осциллятора, )0, Е0 -начальные импульс п энергия позтрона, т = 1-7. , а Л' -частота оперечпых колебаний позитрона в капале с учетом донилеровского

«ещеиня: =

н„ ни

о

с!(Е0-рг) "у Е011

параграфе 1.2 вычислены вероятности многофотонпых переходов между юпнями поперечного движения частицы в капале. Если вначале частица (ходится на энергетическом уровне п0, то вероятность перехода на

ювень п определяется выражением

е2Л5й)Т3

(2)

\у =1?

п0п п0п

8Е

е 1По„(х) -функция Лагерра, со -частота волны, Т -время когерентного анмодействпя.

Показано, что в результату резонансного взаимодействия ЮНСХОДНТ КОГСрСИ'пп.н! эффеКТ квантовой модуляции плотности налнроваипых частпц на высоках гармониках частоты стимулирующей лны.

параграфе 1.3 на основе решения уравнения Дирака пайдепа волповая (Пкция позтрона, оппсываюшдя индуцированный нелинейный процесс панирования с учетом спинового взаимодействия.

орая глава посвящена исследованию нелинейного рассеяния сильной лны п пелпиейпого усилеппя рентгеновского излучения па панированных частицах. В параграфе 2.1 рассмотрено нелинейное омптоновское" рассеяние сильной электромагнитной волны па нлоско-

каналнрованном позитроне. В рамках квантовой теории излучения вычислена спектральная интенсивность мпогофотонного "комшоновского" рассеяния в нервом порядке но 5 -матрице рассеяния - одновершинная диаграмма Фейнмана, где линиям позитрона соответствуют волновые фуикции начального н конечною состояний (1). Рассеянная частота, соответствующая « фотонному поглощению-излучению в ноле сильной волны, определяется формулой

Исследован случай резонансного рассеяния. С учетом реальных ширин уровней поперечного движения позитрона в потенциальной яме капала спектральная интенсивность излучения резопапсио возрастает на два порядка.

В параграфе 2.2 рассмотрено нелинейное усиление рентгеновского излучения электронным пучком, как при плоском, так и аксиальном каналировашш и кристалле.

Большое значение коэффициента поглощения рентгеновского и у -

излучений в кристалле Г-102 + 103ст~', с другой стороны, проблема с зеркалами в этой области требуют исследования нелинейных каналов усиления. Предпочтительным для получения когерентного излучения в кристалле являются электронные пучки с относительно малой энергией: е < 50Меу для плоского и е < ЮМеу для аксиального каналирования. При таких энергиях состояния электронов более устойчивы, т.е. негативные процессы рассеяния каналированных частиц па атомных электронах или ядрах кристаллической решетки подавлены. Во-вторых, малое число дискретных энергетических уровней поперечного движения электрона в потенциальной яме канала образуется, которые пеэквпдцсташны. Последнее облегчает обеспечение "инверсной" заселенности с помощью специального иодбора угла входа пучка в кристалл. Кроме того, нрп меньших энергиях можно пснользоватъ нучкн с большой плотностью электронов, увеличивая перенаселенность рабочих резонансных уровней. Далее, благодаря

(3)

пеэквидистантностн энергетических уровней сшмулпруюгцая волна будет резонансно связывать только два уровни.

Получена система самосогласованных уравнений ноля излучения и квантового уравнения движения пучка электронов в нолях усиливаемой волны и статаческого ногепциала. Прп /¡со « Е снпповым взаимодействием иренебрегаетсн и квадрированное уравнение Дирака сводится к уравнению Клейна-Гордона для электропов соответственно в потенциалах плоского н аксиального каналирования

U(x) = -U0cir2^; U(p) = -^ (р = ^2+У2) (4)

(параметры U0, a, b определяются родом кристалла) п в самосогласованпом

поле излучения A(x,Z, t) . С помощью полученных решений в параграфе 2.3 описана пелннейная эволюция огибающей самосогласованного поля вдоль канала (/.) кристалла. Исследованы стационарные режимы усиления. Эволюция самосогласованного поля в этом случае описывается уравпепнем нелинейного маятника. Обсуждаются два предельных режима усиления рентгеновского излучения, определяющиеся начальными условиями. Первый из них соответствует случаю, когда начальный результирующий дпиольпый момент пучка равен нулю, по имеется начальная перенаселенность между резопапепыми энергетическими уровнями поперечного движения электропов в канале, для чего необходимы гораздо большие начальные иптенспвноста. Решение стационарного уравнения самосоголасованного поля в этом случае определяет следующую формулу для пптепспвностн усиливаемого излучения

I(z) = I0diT2(X.;k) ; k = (l + I0/N0/icovz)~"2 , (5)

где iln(z, к)-эллиптическая функция Якоби, ¡„-начальная шпснсивносгь, N0-средняя плотность электронного пучка, vг-продольпая скорость электронов вдоль канала, -характеристический параметр задачи.

Поскольку с1п(г; к) -периодическая функция с периодом 2 К(к), где К(к) -полный эллшпнческий интеграл первого рода, то иитенсшшосп ихтучеиия (5) достигает своего максимального значения на расстояпщ Ь = к • К(к) / х , равного

I = 10 + N0/ia)Vz , (б]

т.е. на таких расстояниях все "шшерспо" заселенные электроны дают вклад 1 излучении. Следует отметить, что поскольку здесь не учитывают« релаксационные процессы, то полученные результаты справедливы ш расстояниях ^ ст^ , где х^-наименьшее из всех време!

релаксационных процессов.

Во втором режиме, при максимально возможном в потенциально! яме катит значении начального результирующею дшюльного моме1ги нучка закон изменения ншепсивпости рештеповского излучения вдол! длины канала кристалла определяется формулой

1(7.) =

М0Люу2

' 1

V у 2 У

(7

В реальных ситуациях время когерентного взапмодействш кашишроваиных частиц с электромагшггиым излучением офаннчеш временем жизни энергетических уровней поперечного движения 1 потенциальных ямах каналов. В случае аксиального капалироващи умеренно релятивистского электрона Е ~ З.ЗМеУ и монокристалле кремши энергетическая пч-ш.-п? уровней порядка 1сУ, что соответствует длит когерептиосги 1к ~ !рл.п. При плоском каналнрованни эта длина пут бол.мне. Поэтому, д.тм достижен:!." хп'.химальиого усиления в нерво> режиме, т.е. для обеспечения ! ■ -1 / 2. нрл энергии электроно

Е ~ 1МеУ (х7 = 0.026-&) р /с2у3, где оч.,-плазменная частота, у -Лоренп фактор) необходимы чрезвычайно большие плошостн тока нучк ^10|2А/ст2. Для максимально допустимых в кристаллах значени

]~Ю°А/ст2 п реальных случаях !к<< Ь и согласно формуле (5) интенсивность усиливаемого излучения 1= 1о(1+х212), а для вышеприведенных зииченнй параметров у/12 ~ 1(Г6. Таким образом, . усиление в этом случае

довольно мало, что и следовало ожидать при 1к<< Ь.

Обсудим второй режим усплеппя рентгеновского излучепия без начальной перенаселенности между рабочими резонансными уровнями ("рентгеновский лазер без ипверсии"). Причем, в этом режиме когерентное излучение может генерироваться без наличия пачальпой стимулирующей полны (10 = 0). Интенсивность генернроваппого излучения в этом случае достигает заметпых значений даже при «1 и, согласно (7), равна

1(7.) = М0Лоп'д2г2 /8. Так, при х^-Ю"6 0~1О6А/ст2) и энергии

электроипого пучка В ~ 1МеУ имеем: 1(/) ~ ИсУ^ст2 на частоте Йю ~1КеУ.

Третья 1'ла ;;а посвящена исследоваппю пидуцнроваипого новерхпостпого черецкопского процесса пезамагинчеппыми электронными нучкамн в диэлектрических волноводах.

Возможности реализации черепковского лазера систематически исследовались начиная с 70-х годов, в основном, Уолшем со соавторами [1]. Были рассмофены разные схемы линейного усиления как па ультрарелятивистских пучках электронов в газовой среде для оптических частот, так и па умеренно ре:ат1впсгских нучках в диэлектрических волноводах в микроволновой области. В последней схеме волновое поле экспоненциально надает от -иовер.хносш диэлектрика, что требует обеснечечге движения пучка электронов над диэлектриком (в вакууме)" па расстс;;:;.::'. (I < V у/со {у - средняя скорость электронов нучка, ;/- Лорепц-фактор, ы- частота волпы). Для этого прилагается сальное магнитное пате вдоль движения электронов, что делает пучок одномерным. Для такого замапшчнвания пучка требуются статические мапигтые иоля с

напряженностью Н»сот р\е\ (т.,е - масса и заряд электрона, р =у/с, у I -поперечная к ионсрхиосш волновода составляющая скорости электрона) в области субмшишметровых волн (Я ~ 0.1 - 1 тт) электронный иучок можно замапшчнвать полями Н ~ 1-10 квв, а уже в инфракрасной области требуемые поля выходят за пределы существующих статических магнитных полей: Н >100 кСБ. Поэтому представляет определенный интерес исследование индуцированного поверхностного черепковского явления незамагниченными пучками (трехмерная задача). В этом случае могло показаться, что угловой разброс пучка будет существенно влиять на процесс когерентного пакаплепия излучения, как это имеет место в обычном черепковском усилении в неограниченной среде: коэффициент усиления из-за угловых разбросов пучка уменьшается в у2 -раз. Однако, как показывает анализ полученных в диссертации результатов, в отличие от случая безграничной среды угловой разброс пучка в этой схеме не оказывает существенного влияшм на коэффициент усилешш поверхностного черепковского излучения. Физически это связано с тем, что в волповодпом режиме пучок электронов движется в направлении распространения замедленной волны (в безграничной среде в этом случае согласно эффекту Вавилова-Черепкова невозможно линейное усиление), и поперечные скорости частиц, обусловленные угловым разбросом пучка, не нарушают условие когерентности процесса, поскольку эта составляющая скорости не входит в условие когерентности поверхностного черепковского излучения, в отличие от случая безграничной среды. Здесь возникает другое ограничение на угловой разброс пучка: 5 £ с! / Ь (Ь -длина взаимодействия вдоль волновода), чтобы предотвратить попадание электронов в диэлектрик и нарушение синхронного движения с волной. Дня Я ~10"3 сш, /~20, Ь ~ Юспт необходимо 6 <10 \ Что кпепетел эффекта иртижошш зарядами, индуцированными па поверхности диэлектрика электронами пучка, то он будет существенным па расстояниях 1-3 104 сш , так что им можно пренебречь. Таким образом, действие поверхностного черепковского лазера вплоть до ппфракраспой области частот пезамагппченпымн электронными

пучками может быть вполне реальным. Предварительные экспериментальные исследования [2] подтверждают эту точку зрения.

Однако, в обзорных статьях [3], как уже было отмечено, сформулирована ошибочная концепция, согласно которой индуцированные эффекты в поверхностном черепковском процессе без наличия дополнительного "четвертого" тела, в данном случае, статического магнитного ноля (пезамапшченпые нучкн) отсутствуют. Эта концепция была развита в работах авторов [3], опубликованных в 1985-1996гг., где заново решепы вышеупомянутые задачи в таких же постановках, что были рассмотрены Уолшем со соавторами, допуская нри этом ошибки различного характера. Между тем, как результаты работ Уолша со соавторами вместе с экспериментальными исследованиями были систематизированы еще в обзорах 1978-1982гг. (см., например, [1]). В диссертации показаны те ошибки, которые лежат в основе этой концепции. Подробный апализ результатов работ, па которых основан обзор [3], нроведен в статье [4]. Н третьей главе работы решена самосогласованная задача о вынужденном излучении незамагинченного нучка электронов, движущегося в вакууме иад диэлектрическим плоским волноводом в различных режимах н получены линейные коэффициенты усиления слабой волны (рассматривается, в основпом, ТМ -мода), распространяющейся внутри волновода в режиме полпого впугренпего отражения ( к > со / с, к -компонента волпового вектора

вдоль направления движепня электропов). В параграфе 3.1 рассмотрел режим гидродинамической неустойчивости холодного пучка па основе самосогласованной системы уравпеннй Максвелла н гидродинамических уравнений и иайдеи коэффициент лппейпого усилепня для ТМ-моды волновода:

1 / \ I"3

'Р<п(, 1 ] 5т2ра-ехр(-2яс1)

СЛ 2

ус

ka/y + (е- 1)у2 Sin2 ра /1:

где е -диэлектрическая проницаемость среды, р2= Ш /с2 -к2-, ¡f=]C -о/ /с2, а - ширина волновода.

В параграфе 3.2 вычислен коэффициент усиления поверхностного черепковского излучения в режиме ограниченной длины взаимодействия:

ШпЮЬ' в- Р

2„т2 ( . Л

4еу З(32с2

'-4

ч

8т2ра-ехр(-2Чс1) ^(9,(2)

ка/у +(е-1)у28т2ра/е2 50

Здесь Э = (со-куог)Ь/2у0г , д = ч^ох/2у0г , а функция Р(0,С>) есть

1+схр(-4(3)-2ехр(-2О)Соз20 К(Щ= '

В параграфе 3.3 рассмотрен режнм кинетической неустойчивости и иоду чей коэффициент черепковского усиления для горячего пучка:

с =_™рУ_Л 1 )___Бт^ра-ехрМд) 5Ы(4С>)

ссо(аЕ/Е0+у2Р282/2) V Р е/ ка/у + (е-1)у Бт ра/е 40

(Ю)

где д _ ДЕ и 8 энергетический и угловой разбросы пучка. 2 '

Проведен анализ результатов рассмотренных режимов и сравнение с экспериментом [2], атакже обсужден случай усиления ТЕ-моды волновода. Парацэаф 3.4 посвящен кваптовомеханпческому описапшо процесса индуцированного поверхностного черепковского явления. Показано, что в результате вынужденного излучения и поглощения фотонов заданного и волноводе поля волны происходит квантовая модуляция плотности незамапшченного пучка электронов, движущегося над диэлектрическим волноводом в вакууме.

Ц заключении сформулированы основные результаты диссертации: I. Найдено нелинейное решение уравнения Дирака для позитрона, каналнрованного между кристаллическими плоскостями в поле сильной электромагнитной волны. Вычислены нелинейные но полю вероятности мпогофотонных переходов позшропа между энергетическими уровнями поперечного движения в канале кристалла. !. Показано, что в результате резонансного взаимодействия каналнрованных частиц с внешней электромагнитной волной происходит квантовая модуляция плотности пучка на высоких гармониках частоты стимулирующего ноля излучения. 1. В рамках квантовой теории излучения исследовано нелинейное "комнтоновское" рассеяние сильной электромагнитной волны на шюско-капалировапных позитронах. Вычислены спектральные интенсивности мпогофотонного "комшоновского" излучения. Исследовано резопапеное поведение сечепия рассеяния. Исследована проблема нелинейного усиления рештеновского пзлучеппя электронным пучком в кристалле как при плоском, так п аксиальном каналнровашш. Показано, что по сравнению с липейпым режимом усиления требуемые плотности тока пучка уменьшаются в ЧО6 раз в нелинейном режиме "лазера без инверсии".

Исследован индуцированный поверхностный черепковский процесс с незамагниченпымн электронными пучками. Вычислены коэффициент усиления черепковского излучения в диэлектрическом волноводе в режимах гидродинамической, кинетической неустойчивости», а также в режиме ограниченной длины взаимодействия. Показано, что в отличие от случая безграничпой среды, угловой разброс пучка пе оказывает существенного влияния на процесс усиления (ТМ -моды волновода).

. Дано кваптовомеханнческое описание поверхностного черепковского явления в заданном ноле волпы. Показапа возможность когерентных эффектов па пезамапшчепных пучках, движущихся в вакууме и взаимодействующих с нолем излучения в диэлектрических волповодах.

Литература

[1]. J.E.Walsh, Adv. El. and El. Phys. v.58, pp.271-310, 1982.

[2]. F. Ciocci et al., Phys. Rev. Lett., Vol. 66, pp.699-702, 1991.

[3]. В.М.Арупоняп, С.Г.Оганесян, УФН, т.164, сс.1089-1125, 1994; Phys.

Reports, v.270, рр.217-385, 1996.

[4]. Г.К.Аветисян, УФН, т. 167, N 6, 1997.

Основные результата диссертации опубликовании в следующих работах:

1. H.K.Avetissian, K.Z.Hatsagortsian, G.F.Mkrtchian and Kh.V.Sedrakian, Multiphoton transitions for a channeled particle interacting with a strong %'ксттацмИс wave, Phys,Lett,A 206 ,141 (199?),

2. H.K.Avetissian, K.Z.Hatsagortsian, G.F.Mkrtchian and Kh.V.Sedrakian, Multiphoton transitions in the process of channeled particles interaction with strong electromagnetic wave, Int'l .Conf. 5th EPS Conference on Atomic and Molecular Physics (Edinburgh, UK) V.19A., 736 (1995).

3. H.K.Avetissian, K.Z.Hatsagortsian, G.F.Mkrtchian, Kh.V.Sedrakian, Nonlinear amplification of X-ray channeling- radiation, 17-th Int'l. Conf. X-ray 96, Hamburg.ThPo58, 349 (1996).

4. H.K.Avetissian, K.Z.Hatsagortsian, G.F.Mkrtchian, Kh.V.Sedrakian, Nonlinear amplification of X-ray channeling- radiation, Phys. Rev. A. (1997, in press).

5. H.K.Avetissian, K.Z.Hatsagortsian, G.F.Mkrtchian, The role of angular spread of unmagnetized electron beam in Surface Cherenkov lasers, Int'l .Conf. LASERS'96, Portland. Oregon. USA.

(). H.K.Avetissian, K.Z.Hatsagortsian, G.F.Mkrtchian, Light amplification and electron beam modulation in Stimulated Surface Cherenkov process, Int'l .Conf. CLEO/Europe-EQEC-96, Hamburg.

7. H.K.Avetissian, K.Z.Hatsagortsian and G.F.Mkrtchian, Stimulated phenomena in the Surface Cherenkov process by non-magnetized electron beam, IEEE J. Quantum EL. 33, N.6 (1997).

ШГФПФиО-М1

U2luuuniiiGp[i ûi4Iipiliuô t oujmliljmlimClig JiG^ujhu puipûp, uijGiqhu Ц guiàii huiáiu[imipjniQtth[i¡i uilipmjpniiS uiqiuin l.)blimpnGujj[iG puqbp|i ujpnpibdli muiiuiGiuulipnipjuiGp:

Uinuigijbj hû hhinbjiui hJiüGiuljmQ uipiijmGpGbpp.

1. Q-uiGi|ti[ t IJipuiljli InuiliuuuipiîmG qduijliG [mdniiS pjmpbipulpuG hiuppnipjniGGhpli üjijli lpuGiup.ugi|uid b mdbii tihljmpiuiîiuqGliuiulimG uqjipli i]iu2uiniiS quiGi[nii uinqliuipnGli huiihup: siiyilijtq hG pjmpbiiJi IjuiQuiiriuî uinqJiuipnGJi |uij(iuilpuQ 2iupddmG tGhpqbmlilj ihul{iupi]uil|übp]i líJijU ршдйшфпшпО iiiGgmtfGbpJi iij qöiujliG hiuiluiGuiljmGnipjmGGbpp:

2. ömjg t uipijhi, np uipinmpjiG tiblipuiiliuqGliuuiljiuG mjipji hhui IjiuGiupiigiJiuö duiuGlitjGbpli nbqnGiuGuuij[iG ^in{uuiqiibgnipjtuG ¿Gnplijiil inhuJi t niGbGniiS фй^ф [ummpjuiG pijiutiunuj[iü linqmutugjuu Ьшр^шцрлд ámnmquijpiujjiQ ipii2inji IiiuáiuJumpjuiG puipûp hiupüiiQliljlIbpji i|pui:

3. TSumiuqiiijpihiiG piJiuGmiujliG inbunipjiuG 2P?iuGuiliGbpniü mumi5GmulipiJb[ t mdhii tiblipiudiuqGliuuxlpiiG iu[]ip¡i u¿ qöiujjid «l)ni5uiinnGjuiG» gpmiSp luupp limGmpugiJiud uinqlimpnGGbpli i|pm: <ui2ililbl bG «tindiqmnGjiuG» puiqúuiíJmmnQuijJiG üiunuiqiuj piîiuû ищЫрприц Jiûinbu}ii}mpjniGGhpp : QhumüGiuuJipijbit gpúiuG lpnpi{iuöpli nhqnûuiGuiujliû ijiuppp:

i. nbumüGutulipiJbi t nbGinqhGjuiG tùuiuuqiujpiîiuG n¿ qôuijliG nidbrpugiiuiG iqpnpihdp pjmphipniî, liG^ujbu hiupp, lujGuibu ti umiuGgpuijjiG ^шйшридфий tihlpnpuGiujliG i]iGjbpiii[: Siiijg t ui|ii|b|, np «fl¿ [iQi[hjiu]iiiG puqbp» -Ji n¿ qöiuj[iG nbdlidmd uiuihuiG§i(uJi hnuiuGp[i {umnipjuiGGUpp ~106 uiGquiú фпрршйшй bG tiidbrpugiiiuG qdiujJiG ühdliüji hiutibiiiuui:

5. flbumúGiuulipilbi I hiuplpuijpiuliuiG üiutibpbmpiujliG ¿bpbGljniljiuG ujpngbup iiSiuqGliuiugiJiuö tlbljuipiiGiujliG фй^Ьрпф <iu2i{i|bi Ьй ¿bpbGlpiiJjiuG 6iuniuqiujpiîiuG [îidbqiugiîtuG qnpduiljligp ii[itibt¡mp]ili iiqjipiuiniupmil hjLripiiiiliQiuüfilpuljuiCi, ll[iGbmlil( luGlpujmGmpjniGGbpli, [iG¿u[bu GuiU ^mlumqqhgmpjuiG ши1и1ш0шфш1{ ipIpupuipjuiGGbpli nhdliiîGbpmd: ömjg t трфид, up ]i iniuppbpnipjniG uttuuihiiiuüiuijnuli iî[ijiui]uijp|i цЬицф, фй9]1 uiGlyniGuijliG muipuiii¡imnipjniGp liulpuG tuqtjbgnipjmG qiipömd uiju uipngbumü (lujipiumlupuijJiQ TM-Úui|uij¡i ltdhrpugutiS):

5. Spijbi t iupuiiup]iG uiiJipli ipu2miiii5 iSml|bpUiiipmj|iG ¿LpbQljiu|juiQ bpbnijpji JiliuGuiuiübluiuGJilimljiuQ Glpupiuqimipjmûp: ônijg t uipijbi ¿i5iuqG]iuiugi]ui¡> ;ibliinpiiGiujIiG фО$>Ьрт1 IjiihbpbGm 1ффЫ1тОЬр|1 hGuipiuiJnpmpjniGp, bpp iJmiGçp mipdijniú t i|iul)niim5iiiü b iJmJuuiqiimiS ii]it.[hliuiplilj luiJipiuuiuiimiü тшршдфщ Jiumuquijpiujlitt ijiu^uiJi libui: