Сильноточные релятивистские электронные пучки микросекундной длительности и СВЧ-генераторы на их основе тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.08 ВАК РФ

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ИНСТИТУТ ОБЩЕЙ ФИЗИКИ им А М. ПРОХОРОВА

На правах рукописи УДК 533.922 537.533.2

ЛОЗА Олег Тимофеевич

СИЛЬНОТОЧНЫЕ РЕЛЯТИВИСТСКИЕ ЭЛЕКТРОННЫЕ ПУЧКИ МИКРОСЕКУНДНОЙ ДЛИТЕЛЬНОСТИ И СВЧ-ГЕНЕРАТОРЫ НА ИХ ОС! ЗЕ

Специальность 01.04.08 - физика плазмы

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Москва - 2004

Работа выполнена в Институте общей физики им А М Прохорова РАН

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор А. Ф. АЛЕКСАНДРОВ

доктор физико-математических наук, профессор В Л БРАТМАН

доктор физико-математических наук, профессор В. А ЧЕРЕПЕНИН

Ведущая организация: Институт сильноточной электроники

СО РАН

Защита состоится " 25 " октября 2004 г в 15-00 часов на заседании Диссертационного совета Д002 063.03 Института общей физики РАН по адресу: 119991, ГСП-1, Москва, ул. Вавилова, 38.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИОФ РАН Автореферат разослан " 14 " сентября 2004 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета, кандидат физико-математических наук Т Б Воляк

WM

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Область исследования и актуальность проблемы

Исследования, представленные в диссертации, проведены в области сильноточной релятивистской электроники Скорости и электронов, являющихся предметом рассмотрения релятивистской электроники,

близки к скорости света' в«с, релятивистский фактор у =

существенно отличается от единицы, а кинетические энергии по порядку величины сравнимы с энергией покоя тс2 «511 кэВ Здесь е и т — соответственно, заряд и масса электрона Даже при скромном значении

_ , eU

Y - 1 + ^ 2 ~ 2 релятивистские электроны должны ускоряться

разностью потенциалов U* 0.5 MB.

Понятие "сильноточная электроника" означает, что величина полного тока электронов обусловлена не эмиссионной способностью катода, а собственным зарядом электронного потока. В нерелятивистской электронике такой ток определяется известным законом "трех вторых"

тс3

(Богуславского-Чайльда-Ленгмюра), а при у » 1 ток / ~ у- « у-17 кА

е

Нетрудно оценить, что мощности электронных пучков сильноточной релятивистской электроники имеют порядок 101ОВт. Понятно, что установки с такой мощностью могут функционировать только в импульсном режиме. Энергозапас большинства сильноточных ускорителей имеет порядок 104Дж, хотя некоторые установки имеют энергию ~ 107 Дж, чего вполне достаточно для генерации импульсов тока с микросекундной длительностью.

Для большинства приложений, использующих релятивистские электронные пучки (РЭП), важна не только большая мощность

РОС. HU. РЦЕЛЬНАЯ b' fKA

Э0А£рк

электронного пучка, но и высокая плотность тока электронов Современные термоэмиссионные катоды позволяют получать плотности тока эмиссии до нескольких десятков ампер с квадратного сантиметра поверхности, чего оказывается совершенно недостаточно Альтернативой термоэмиссионном)' катоду является холодный взрывоэмиссионный катод При возникновении на поверхности катода электрического поля ~ 105 — 106 В/см начинается интенсивная автоэмиссия электронов, появляется плазма, в дальнейшем она служит эмиттером электронов и может обеспечить достаточно высокую плотностью тока. Но даже в сильном магнитном поле ~ 1 Тл катодная плазма распространяется поперек его силовых линий со скоростью ~106см/с, вызывая синхронное искажение формы электронного пучка А для многих практических приложений изменение размеров РЭП на несколько миллиметров в течение импульса является просто недопустимым

Таким образом, взрывоэмиссионные катоды способны обеспечить практически любые необходимые плотности электронного тока, но зачасту ю их невозможно использовать для генерации РЭП с параметрами, стабильными хотя бы в течение микросекундных интервалов времени Причиной этому служит разлет катодной плазмы, существенно изменяющий размеры формируемого электронного потока

Взрывоэмиссионный катод, однако, не единственный "атрибут" сильноточной релятивистской электроники, где плазменные процессы играют существенную и иногда не очень желанную роль Одной из наиболее важных сфер применения РЭП является генерация импульсов СВЧ-излучения Мощности СВЧ-генераторов на основе РЭП обычно имеют уровень 108 — 109Вт, но иногда превышают Ю10Вт Однако длительность СВЧ-импульсов бывает существенно меньше длительности тока РЭП через какое-то время после своего начала процесс СВЧ-

излучения прерывается и не возобновляется до окончания прохождения тока электронов пучка. Во время следующего импульса процесс повторяется- происходит срыв генерации СВЧ-излучения спустя некоторое время после его начала Ограничение длительности излучения в сильноточных релятивистских СВЧ-генераторах получило название "укорочение СВЧ-импульса"

Причина этому явлению — плазма Действительно, характерные длительности процессов СВЧ-излучения и пауз до окончания прохождения РЭП — это десятки и сотни наносекунд Такие интервалы времени совпадают по порядку величины с длительностью рождения (накопления) плазмы, релаксация которой длится обычно не менее нескольких микросекунд. Электроны, пролетающие через систему за 2 — 3 не, таким фактором бьпь не могут, а любые механические изменения конструкции слишком медленны, кроме того, система восстанавливается к очередному импульсу.

Итак, с одной стороны, плазма — это сильная помеха работе устройств, использующих сильноточные РЭ11 с длительностью импульса в сотни наносекунд и более Плазма на катоде препятствует формированию электронного потока с неизменными свойствами в течение микросекундных интервалов времени, и это мешает эффективно использовать энергозапас ускорителей. Плазма ответственна и за эффект укорочения СВЧ-импульса, сокращая и без того недолгий процесс генерации СВЧ-излучения Но, с другой стороны, плазма может нейтрализовать собственный заряд РЭП, что позволяет транспортировать и использовать токи электронов, существенно превышающие предельный ток в вакууме. Кроме того, наличие плазмы, обладающей богатым набором частот собственных колебаний, предоставляет уникальные

возможности для генерации СВЧ-излучения, управления частотой и шириной спектра излучения.

Где и почему появляется плазма в приборах сильноточной релятивистской СВЧ-электроники с микросекундными длительностями импульса, можно ли предотвратить появление плазмы или, хотя бы, нейтрализовать ее негативное влияние, можно ли и как именно использовать плазм}' во благо — эти вопросы и определяли направление исследований, описываемых в диссертации.

Цели диссертационной работы

Проведение данной диссертационной работы преследовало следующие цели.

во-первых, показать, что взрывн\ ю эмиссию электронов можно использовать для генерации сильноточных релятивистских электронных пучков с микросекундной длительностью импульса и неизменными за все это время параметрами;

во-вторых, понять механизмы укорочения импульсов СВЧ-излучения на

о

уровне мощности 10 Вт и более и, по возможности, преодолеть их

Научная новизна

В ходе проведения исследований впервые были достигнуты следующие научные результаты

1 Разработаны специальные методы диагноешки релятивистского электронного пучка Предложен способ, позволяющий измерить питч-углы траекторий электронов в сильноточном пучке микросекундной длительности с разрешением во времени и погрешностью ~ 1 °

2 Найдены условия стабилизации плазмы на взрывоэмиссионном катоде, служащей источником релятивистских электронных потоков Доказано, что, используя взрывоэмиссионный катод, можно генерировать

сильноточные РЭП со стабильными параметрами — геометрией и питч-углами электронных траекторий — в течение микросекундных интервалов времени.

3 Проведено комплексное исследование причин укорочения СВЧ-импульсов в релятивистских СВ Ч-генераторах, связанных с появлением плазмы в различных частях прибора, в большинстве случаев найдены пути устранения этой плазмы или ее негативного влияния Предложен способ, позволяющий полностью устранить из волноводного тракта коллекторную плазму и отраженные на коллекторе релятивистские электроны Предпринятые меры позволили приблизительно в три раза увеличить длительность импульса используемого вакуумного релятивистского СВЧ-генератора (карсинотрона).

4 Показано, что существуют причины укорочения СВЧ-импульсов с уровнем мощности 108Вт и более, которые нельзя устранить полностью.

■ В вакуумных релятивистских СВЧ-генераторах даже при низком кпд, ко1да не может быть автоэлек тройной эмиссии со стенок замедляющей структуры, происходит частичное разрушение электронного пучка в СВЧ-поле и уход части электронов на стенки Увеличить расстояние от электронного пучка до стенки, чтобы предотвратить осаждение на нее электронов невозможно в сил}' большого собственного заряда пучка Показано, что бомбардировка поверхности релятивистскими электронами с удельной энергией ~ 10"3 Дж/см2 приводит к быстрому накоплению плазмы и срыву СВЧ-излучения

• В плазменных релятивистских СВЧ-генераторах неизбежно наличие области с особенно высокой напряженностью СВЧ-поля на поверхности — области преобразования плазменной волны в моду

выходного коаксиального вакуумного волновода Плазма, образующаяся при СВЧ-разряде на металлической поверхности, приводит к срыву СВЧ-излучения 5 Найден диапазон параметров плазмы и релятивистского электронного пучка, взаимодействие которых приводит к излучению СВЧ-волны на уровне мощности 108 Вт с длительностью импульсов до микросекунды Изменение параметров плазмы в найденном диапазоне позволяет перестраивать частоту СВЧ-излучения с узким спектром и длительностью импульса до 200 не от 16 до 2.6 ГГц, а с широким спектром и длительностью ~ 500 не — от 1 6 до 6 ГГц В обоих случаях перестройка частоты излучения осуществляется за несколько десятков микросекунд.

Практическая значимость

Созданы ускоритель сильноточного РЭП микросекундной длительности и экспериментальная установка с широким диапазоном изменения параметров и большим набором средств диагностики

Создан поперечно-лезвийный взрывоэмиссионный катод и диод на его основе, способный генерировать сильноточные РЭП микросекундной длительности с параметрами, неизменными в течение всей длительности импульса Созданный катод значительно проще, надежней и дешевле термоэмиссионных катодов и способен эмитировать на порядки более высокие плотности тока.

Создан коллекторный узел, применение которого позволяет в несколько раз увеличить длительность импульса излучения релятивистских СВЧ-генераторов

Создан генератор импульсов СВЧ-излучения на уровне мощности 108 Вт с быстрой (электронной) перестройкой частоты излучения в

широком диапазоне, узким или широким спектром и микросекундной длительностью импульса

Личный вклад автора

Все вошедшие в диссертацию оригинальные результаты получены самим автором или при его непосредственном участии

Использование результатов работы

Результаты проведенных в диссертационной работе исследований использовались при создании СВЧ-генераторов и исследовании процессов взаимодействия мощного СВЧ-излучения с плазмой в ИОФ РАН.

Апробация результатов

Материалы диссертационной работы докладывались на:

• семи международных конференциях по пучкам частиц большой мощности (BEAMS), с 1990 г по 2000 г и 2004 г [1—8];

• международных симпозиумах по электромагнитным явлениям в 1994 г и 2000 г. (EuroEM) [9, 10].

• международных семинарах "Мощное СВЧ-излучение в плазме" в 1993 г и 2002 г. [11, 12],

• международном симпозиуме по разрядам и электрической изолятчи в вакууме в 1994 г [13],

• международной конференции по явлениям в ионизированных газах (ICPIG) в 1997 г [14];

• международном семинаре по генерации мощного СВЧ-излучения и укорочению СВЧ-импульса в 1997 г [15],

• международной конференции по плазме (ICOPS) в 1999 г [16],

• ежегодном заседании американского физического общества в 2001 г [17];

• международной конференции по мощным мод\ляторам и высокому напряжению в 2002 г [18].

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 44 работы 18 статей в научных журналах [20 — 37], в том числе 3 обзора [35 — 37], 2 патента на изобретения [38, 39], 19 публикаций в трудах международных конференций, симпозиумов и семинаров [1 — 19], 5 публикаций в виде препринтов ФИАН и ИОФАН [40 — 44].

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения Полный объем диссертации составляет 323 страницы, включая 138 рисунков, 3 таблицы и список литературы из 229 наименований

Краткое содержание диссертации.

Во Введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы основные цели исследования, научная новизна и практическая значимость полученных результатов

Глава 1 посвящена генерации сильноточных РЭП микросекундной длительности В разделе 1 "Техника эксперимента" описан сильноточный электронный ускоритель "Терек-3" [43] (максимальные параметры — 700 кВ, 5 кА, 1 мкс), на котором проводилась основная часть экспериментов (§1), и некоторые конструктивные особенности [41] экспериментального стенда Сильноточные РЭП распространяются в сильном импульсном магнитном поле, создаваемом разрядом конденсаторов через систему соленоидов Для их расчета была написана специальная компьютерная программа (§2), которая учитывает возможности сдвига и поворота соленоидов, а также влияние металлических деталей установки §3 посвящен методикам измерения

полного тока и его профиля плотности по сечению РЭП Измерять ток РЭП можно разными способами, в частности, оригинальными малоиндуктивными шунтами [22] из проводящей резины Для измерения распределения плотности тока электронов по сечению пучка был разработан коллекторный приемник со щелевой диафрагмой [25] Конструкция позволяет в одной серии экспериментов, т е без вскрытия вакуумной системы, измерить профиль плотности тока РЭП в различные моменты времени на различных продольных и азимутальных координатах Описана бесконтактная (рентгеновская) методика [28] диагностики внешних слоев РЭП, предназначенная для использования с действующим СВ Ч-генератором

В §4 рассматриваются основные методы измерения поперечных скоростей электронов замагниченных РЭП, их особенности и сферы применения Описан оригинальный способ измерения малых (до 20°) питч-углов [34], обладающий высокой разрешающей способностью и разработанный специально для диагностики РЭП с большой — микросекундной — длительностью импульса Идея проста' если на очень малом расстоянии (много меньше шага ларморовской спирали) снизить магнитное поле до нуля, то электрон не успевает "забыть" о своем питч-угле.

Принцип действия анализатора показан на Рис 1 Магнитное поле складывается из дв\\ основного, квазистационарного Вь и импульсного В; (30 мкс) Импульсное поле не может проникнуть в проводник соответствующей толщины из-за скин-эффекта, однако в вакууме поле Bi + В2 почти однородно В области расположения приемника поле Bi = 0 Нужный профиль магнитного поля обеспечивает конусный корпус приемника из меди с точечной диафрагмой (pin-hole) на его вершине в координате zo Здесь на небольшом расстоянии (порядка размеров

В|

В0-

В1

О

2о г

Рис. 1. Анализатор питч-углов [34]. Вверху — распределение квазистационарного В1 и импульсного В2 магнитных полей вдоль оси г в отсутствие приемника. Внизу. 1 — силовые линии магнитного поля, 2 — траектория электрона, 3 — проводящий корпус приемника с точечной диафрагмой в координате го, 4 — коллекторный регистратор, диафрагмы) и происходит перепад магнитного поля вдоль оси от ~ 1 Тл вне корпуса практически до нуля внутри него

Электроны РЭП, распространяющегося в сильном поле В1+В2, проникают через диафрагм}' под углом к оси, равным питч-углу электронных траекторий в магнитном поле В корпусе приемника, где магнитное поле отсутствует, они распространяются прямолинейно до осаждения на регистратор Размеры регистр.атора, таким образом, могут быть значительно больше ларморовского радиуса электрона в магнитном поле 1 мм) Расходящиеся силовые линии магнитного поля отводят в сторону значительную часть электронов РЭП, существенно снижая количество образующейся плазмы, которая искажает траектории электронов перед измерителем. Калибровка на фольге (А1, 10 мкм, среднеквадратичный угол рассеяния 10° для электронов с энергией

500 кэВ) продемонстрировала погрешность измерений ~ 1° при длительности импульса 1 мкс

В разделе 2 "Плазма взрывоэмиссионного катода и геометрия РЭП" рассматриваются процессы образования плазмы на катоде, механизмы и модели ее движения, а также методы экспериментальной диагностики и стабилизации параметров сильноточных РЭП микросекундной длительности В §1 кратко суммированы известные результаты исследований движения катодной плазмы вдоль магнитного поля и некоторые аспекты работы коаксиального диода с магнитной изоляцией. §2 посвящен поперечном}' относительно магнитного поля движению катодной плазмы, которое изменяет профиль плотности тока РЭП во времени и непосредственно влияет на работу СВЧ-генератора В §3 описаны многочисленные известные экспериментальные подходы к стабилизации профиля плотности тока сильноточного РЭП Количество их исчисляется, по меньшей мере, десятками, пути решения и результаты самые разные Но даже самые лучшие результаты либо не соответствуют поставленной цели — полной стабилизации геометрии сильноточного РЭП в течение микросекунды, либо (как, напр, многоострийный катод) имеют серьезные ограничения по току и ускоряющему напряжению

Раздел 3 "Генерация РЭП со стабильными параметрами в течение м и просеку ндной длительности импульса" целиком посвящен предложенном}' автором новому способу генерации РЭП со стабильными параметрами в течение микросекундной длительности импульса. Эффективность описанных в предыдущем разделе способов стабилизации РЭП оценивается в §1 с точки зрения их соответствия известной модели движения катодной плазмы Эта модель включает в себя на первом этапе радиальный разлет плазмы отдельных факелов, рост их числа и слияние

через некоторое время в единый слой. На втором этапе радиальное движение плазмы определяется развитием центробежной неустойчивости

В §2 описывается конструкция предложенного автором нового типа взрывоэмиссионных катодов — поперечно-лезвийных, т е катодов, эмитирующая часть которых имеет форму острого лезвия и направлена по ради>'су перпендик} лярно ведущему магнитному полю [38, 39], см Рис 2 Приводятся результаты измерений плотности тока электронов по сечению пучка для различных видов поперечно-лезвийных катодов' кольцевого с различными типами подвеса и дискового В отличие от взрывоэмиссионных катодов традиционной конфигурации дисковый поперечно-лезвийный катод позволяет генерировать трубчатые РЭП с неизменными радиусом и толщиной в течение микросекундных интервалов времени, см. Рис. 3.

Рис. 2. Шток катододержателя с дисковым поперечно-лезвийным взрывоэмиссионным катодом [39].

В §3 рассматривается механизм функционирования понеречно-лезвийных катодов. С началом импульса ускоряющего напряжения форма кат ода — острое лезвие — существенно увеличивает скорость нарастания электростатического поля Е по сравнению, например, с боковой поверхностью цилиндрического катода. При этом сильно, как Е~3, уменьшается время задержки рождения плазменных факелов на лезвии, снижается эффект экранировки, возрастает число эмиссионных центров, и намного ускоряется формирование единого плазменного слоя Таким образом, упомянутый выше "первый этап" разлета плазмы завершается, едва успев начаться

Время, не

200 400 600 800 1000

Время, не

Рис. 3. Радиальные распределения плотности тока трубчатого РЭП (500 кэВ, 2 кА) в различные моменты времени: вверху — торцевой цилиндрический взрывоэмиссионный катод в магнитной пробке, внизу — поперечно-лезвийный взрывоэмиссионный катод.

Сильное электростатическое поле Е 107В/см в среднем, без учета микроострий) около лезвия катода еще и сильно неоднородно по радиусу Столь же неоднородной по радиусу г оказывается и скорость азимутального дрейфа ос Е. определяющая желобковую центробежную

неустойчивость Временной инкремент ус развития центробежной

у

неустойчивости оценивается как ус ——, где 5г„ — некоторый характерный размер изменения концентрации плазмы по радиусу Когда

время искажения формы желобка ^ (которое определяется

неоднородностью поля дЕ бг) оказывается сравнимо или меньше времени развития желобковой неустойчивости 11ус, неустойчивость стабилизируется Именно эти условия и реализуются на эмитирующей кромке поперечно-лезвийного взрывоэмиссионного катода

В §4 показано, что профиль магнитных силовых линий в диоде влияет на эволюцию плотности тока РЭП во времени [16], и даны рекомендации для формирования стабильного электронного пучка Ограничения на применение поперечно-лезвийных катодов описаны в §5, они связаны с появлением плазмы на катододержателе В заключительном §6 приводятся результаты измерений питч-углов электронных траекторий Показано, что по всему сечению электронного потока, плотность тока в котором меняется на порядок, питч-углы примерно равны и не превышают 5° в течение всего импульса [34].

В заключении к Главе 1 сформулированы основные принципы построения диода с использованием поперечно-лезвийного взрывоэмиссионного катода. Применение указанных принципов позволяет генерировать сильноточный трубчатый РЭП, в котором распределение плотности тока по радиусу и параметры электронных траекторий остаются неиз- ¡енными в течение микросекунды

Сильноточные РЭП нашли применение в релятивистской СВЧ-электронике, где одной из основных задач является преобразование энергии электронов в энергию СВЧ-изл учения с наибольшей эффективностью Однако повышение мощности излучения далеко не всегда увеличивает энергию СВЧ-импульса этому мешает эффект укорочения СВЧ-импульса Причиной преждевременного прекращения СВЧ-излучения в генераторе является плазма, рождающаяся в разных

частях прибора Этой проблеме посвящена Глава 2 Работа проводилась с СВЧ-генератором одного типа — карсинотроном, но полученные результаты в большинстве своем относятся к релятивистским СВЧ-генераторам всех типов

В начале Главы 2 кратко описан эффект укорочения СВЧ-импульса и его проявления [21, 23, 40] в экспериментах. Показана типичная схема устройства релятивистского СВЧ-генератора, который условно разделен на несколько основных узлов' диод, входная диафрагма, замедляющая структура, коллекторный узел Во всех этих частях прибора может рождаться плазма, которая приводит к укорочению СВЧ-импульса Механизм появления плазмы в каждом из узлов СВЧ-генератора и способы борьбы с укорочением СВЧ-импульса рассматриваются в соответствующих разделах Главы 2.

На коллекторе плазма появляется под действием бомбардировки электронами РЭП Созданный автором ассиметричный коллекторный узел [1, 26] позволяет полностью устранить коллекторную плазм}' из волновода аксиально-симметричного СВЧ-источника. Этот коллекторный узел и другие аспекты проблемы коллекторной плазмы обсуждаются в разделе 1

Плазма на анодной диафрагме, описанная в разделе 2, так же как и коллекторная, появляется под действием бомбардировки электронами РЭП Анодная диафрагма применяется в релятивистских СВЧ-генераторах. чтобы предотвратить попадание периферийных слоев расширяющегося со временем электронного пучка на стенки замедляющей структуры Однако применение поперечно-лезвийных катодов, стабилизирующих геометрию РЭП, позволяет устранить влияние собственно катодной плазмы на генерацию СВЧ-импульсов [2, 27] и полностью устранить появление плазмы на диафрагме

Наиболее серьезную проблему представляет собой появление плазмы в замедляющей структуре СВЧ-генератора. Ее наблюдению, экспериментальному изучению причин ее появления и попыткам ее устранения посвящен раздел 3 В §1 описаны некоторые, в основном оптические методы регистрации плазмы в замедляющей структуре, измерения ее параметров и изменения во времени, в том числе, и проведенные автором [28] Исследования [28], описанные в §2, показали, что под влиянием СВЧ-излучения увеличиваются питч-углы электронных траекторий. Это происходит как непосредственно во время СВЧ-излучения, так и через некоторое время после его окончания, под действием рожденной СВЧ-импульсом плазмы. Различные факторы как возможные причины появления плазмы оцениваются в §3 [8]. В остаточном газе внутри замедляющей структуры плазма родиться не успевает, зато появление ее на стенках возможно вследствие бомбардировки стенок релятивистскими электронами или как результат СВЧ-разряда, а также при комбинации этих факторов. Проведенные автором эксперименты [44, 28, 29] (§4) показывают, что во время процесса СВЧ-излучения поперечный размер РЭП увеличивается. Внешние слои электронов попадают на стенки, появляется плазма, и СВЧ-импулъс прекращается. Увеличение потока электронов на стенку приводит к уменьшению длительности СВЧ-импульса.

«. В §5 раздела 3 описаны эксперименты [44, 28, 29], которые показали, что бомбардировка стенок может осуществляться не только электронами РЭП,"но и релятивистскими электронами, отраженными на коллекторе. Интенсивность потока таких электронов достаточно велика для срыва СВЧ-излучения. Предложенная [44, 29] и созданная [15] автором дрейфовая ловушка позволяет полностью предотвратить

(¿3—^—а4

Рис. 4. Дрейфовая ловушка [15] для полного удаления из СВЧ-генератора отраженных от коллектора электронов. Внизу. 1 — РЭП, 4 — камера ловушки, 5 — коллектор. Вверху (вид сбоку) — сечения РЭП: 1 —на выходе СВЧ-генератора, 2 — на коллекторе; 3 — сечение пучка отраженных электронов.

проникновение отраженных с коллектора электронов обратно в СВЧ-генератор и диод.

Ловушка, см Рис. 4, представляет собой сегмент тора, одним торцом пристыкованный к излучающему рупору, с коллектором электронов на другом торце. Магнитное поле направляет электроны РЭП из рупора в ловушку, где они дрейфуют перпендикулярно плоскости поворота магнитных силовых линий. Направление дрейфа частиц в искривленном магнитном поле не зависит от направления их движения вдоль силовых линий, поэтому отраженные от коллектора электроны смещаются в ту же сторон}' На границе с рупором, где рассовмещение прямого и обратного потоков превышает их диаметры, отраженные электроны оседают на

специальный коллектор и в волновод не проникают В результате применения ассиметричного коллектора [26] и дрейфовой ловушки [15], то есть после полного устранения из волноводного тракта коллекторной плазмы и отраженных электронов, длительность импульса релятивистского вакуумного СВЧ-генератора (карсинотрона) увеличилась в среднем от 150 до 400 не

В заключительном разделе 4 рассмотрены механизм укорочения и способы увеличения длительности СВЧ-импульса; этот механизм [8] связан с плазмой, образующейся непосредственно в замедляющей структуре В §1 рассмотрена известная модель укорочения импульса излучения в высокоэффективном СВЧ-генераторе, где первой фазой является вторичноэмиссионный СВЧ-разряд на стенке Показано, что в условиях проведенных автором экспериментов эта модель неприменима' мощность излучения была настолько низкой (до 50 МВт), что большая напряженность поля ~ 105 В/см собственного заряда РЭП (500 кэВ, 3 3 к А) препятствовала выходу электронов с поверхности в вакуум

В §2 показано, что если поверхность замедляющей структуры бомбардируется релятивистскими электронами с плотностью энергии всего ~ 10'3 Дж/см' (например, 1 МВ х 10 не х 0.01 А/см2), то это приводит к зарядовой компенсации РЭП и созданию пристеночного слоя электронов и молек\л газа. Если же оседающие на поверхность релятивистские электроны явились результатом отражения РЭП от коллектора, то СВЧ-поле в этом процессе может вообще не участвовать.

После компенсации (может быть, частичной) заряда РЭП, как показано в §3, СВЧ-поле вызывает накопление плазмы в количестве, достаточном для срыва СВЧ-колебаний СВЧ-поле и само может быть причиной разрушения РЭП и осаждения электронов на стенки со всеми описанными последствиями вплоть до срыва излучения

Л......-!........ 1..........1 . ^...!.

\ л/

!

т

У

и*:

200

?00

4Ш }. не

Рис. 5. (а) — сигнал рентгеновского ФЭУ с коллиматором 06 см, регистрирующего оседание электронов на поверхность замедляющей структуры [28]; сигнал соответствует току ~ 1 А (т. е. ~ 0.03 А/см2), (б) — синхронизированный СВЧ-импульс.

Итак, даже если вторичноэмиссионный СВЧ-разряд на стенке изначально подавляется электростатическим полем РЭП, и полностью устранены все указанные выше причины срыва СВЧ-излучения, в т ч и отраженные с коллектора релятивистские электроны, укорочение СВЧ-импульса существует, и его механизм сводится к следующему СВЧ-поле разрушает РЭП, вызывая уход некоторой части электронов на стенку замедляющей структуры Бомбардировка стенки приводит к десорбции с нее газа и его начальной ионизации. В дальнейшем газ ионизируется, а еще позже и десорбируется со стенок электронами, дрейфующими по азимуту в радиальных электрических полях РЭП и СВЧ-волны и продольном магнитном поле. В то же время ион*' уходят к оси, компенсируя заряд РЭП С уменьшением электростатического поля РЭП становится возможным вторичноэмиссионный СВЧ-разряд на стенке, ускоряется накопление плазмы, которая и прекращает СВЧ-импульс

Возможные способы увеличения длительности СВЧ-импульса, которые применяются в существующих приборах, рассмотрены в §4 с точки зрения описанной модели Во-первых, десорбцию газа помогает уменьшить соответствующая обработка стенок, но полностью устранить

этот эффект на практике не представляется возможным. Во-вторых, после частичной компенсации заряда РЭП, т е уже при наличии некоторого количества пристеночной плазмы можно замедлить дальнейшее накопление плазмы снижением напряженности электрического поля волны на стенке Это поле можно ослабить, например, за счет соответствующего увеличения поперечных размеров (применяя так называемые сверхразмерные многоволновые генераторы), но это связано с большими проблемами при селекции мод Применение же волн с нулевой напряженностью поля на стенке (типа ТЕоп), как оказывается, влечет за собой серьезные ограничения на мощность РЭП В-третьих, для генерации излучения СВЧ-поле и РЭП обязаны взаимодействовать, поэтому частичного разрушения РЭП в сильном СВЧ-поле предотвратить невозможно Предотвратить бомбардировку стенок может существенное увеличение расстояния между РЭП и поверхностью, но в рамках вакуумной электроники это невозможно, электростатическое поле РЭП ~ 105 В/см, определяющее потенциал пучка, этого не допустит. Таким образом, все три описанных выше фактора могут быть до какой-то степени уменьшены, но не могут быть устранены полностью на практике

В заключении к Главе 2 сформулированы принципы устранения причин срыва генерации СВЧ-излучения в вакуумном устройстве на основе сильноточного РЭП Констатировано [15], что полное устранение эффекта укорочения СВЧ-импульса в рамках вакуумной СВЧ-электроники больших мощностей невозможно, в частности, из-за малого расстояния между РЭП и поверхностью волновода Единственной возможностью удаления РЭП от стенки на достаточное расстояние является целенаправленное использование плазмы в качестве компенсатора его электростатического поля

В плазменных релятивистских СВЧ-генераторах, которым посвящена Глава 3, заряд РЭП не мешает "отодвинуть" электронный пучок далеко от стенки Принцип действия и устройство плазменных СВЧ-генераторов рассмотрены в разделе 1 [35 — 37] Главной отличительной чертой плазменных СВЧ-генераторов от вакуумных приборов является их широкополосность частота излучения может перестраиваться на порядок только за счет изменения концентрации плазмы В §1 приводятся некоторые элементы теории плазменной СВЧ-электроники, необходимые для дальнейшего рассмотрения Показаны типичная схема плазменного релятивистского источника СВЧ-излучения и основные соотношения между параметрами В §2 рассмотрены устройство и работа источника плазмы Предложенная автором система [31] позволяет электронным образом регулировать радиус трубчатой плазмы, не меняя деталей (напр , катода) плазменного источника и не влияя на РЭП От расстояния между РЭП и плазмой сильно зависит эффективность пучково-плазменного взаимодействия, поэтом}' наличие такой регулировки весьма существенно при проведении научных исследований Средства диагностики СВЧ-излучения описаны в §3 Поскольку излучение плазменного СВЧ-генератора принципиально широкополосное, то и методы диагностики несколько отличаются от тех, которые используются с вакуумными СВЧ-приборами [20, 24] В §4 рассмотрено устройство плазменного релятивистского СВЧ-генератора, назначение и особенности его основных элементов и узлов Специфическая структура плазменной волны не допускает использования узлов вывода излучения, которые успешно применяются в вакуумных приборах Поэтом}7 устройство плазменных СВЧ-генераторов отличается от большинства вакуумных приборов конструкцией выходного узла — коаксиала с центральным электродом,

который "продолжает" геометрию плазменного коаксиала и служит еще и коллектором РЭП и плазмы

Раздел 2 посвящен экспериментальным исследованиям плазменного релятивистского СВЧ-генератора В проведенных автором экспериментах [14] (§1) была достигнута мощность СВЧ-излучсния -05 ГВт В §2 результаты экспериментального измерения спектров излучения сравниваются [30] с расчетными величинами Созданный источник плазмы мог работать с частотой повторения импульсов до 100 Гц, но использовавшийся ускоритель [43] работал только в режиме разовых импульсов Поэтому при соответствующей синхронизации ускорителя и плазменного источника были проведены эксперименты, моделирующие частотно-периодический режим работы СВЧ-генератора. В таком режиме частота излучения очередного импульса может быть задана по любому закон} в интервале от 1.6 до 6 ГГц

1 2 3 ^ ГГц 1 2 3 £ ГГц 1 2 3 1, ГГц Рис. 6. Измеренные спектры излучения плазменного релятивистского СВЧ-генератора [33] при стабильном потенциале катода, длительности импульса до 200 не и указанных концентрациях плазмы: 5.25,8 и 9 [1011 см*3].

Изменение спектров излучения со временем в течение импульса рассмотрено в §3 [18, 33], результаты проведенных автором экспериментов сравниваются с результатами расчетов Экспериментально показано, что при стабильном потенциале взрывоэмиссионного катода и сравнительно низкой концентрации плазмы возможна генерация узкой спектральной линии с электронной перестройкой частоты излучения более чем в полтора раза, от 1 6 до 2 6 ГГц (Рис 6) и длительностью импульса

.-з

- 200 не. При более высокой концентрации плазмы возможна генерация импульсов излучения только с широким спектром, но перестройка частоты более широкая, до 6 ГТц, и длительностью импульса ~ 500 не Описаны причины этого явления.

Так же, как и в вакуумных источниках СВЧ-излучения, в плазменных СВЧ-генераторах наблюдается ограничение длительности СВЧ-импульса, этой проблеме посвящен раздел 3 В §1 предлагается простой численный параметр для сравнения различных СВЧ-приборов по устойчивости к эффекту укорочения СВЧ-импульса. Предлагаемый параметр уменьшения длительности (терминатор) СВЧ-импульса равен квадрату напряженности электрического поля СВЧ-волны на стенке в точке ее максимального значения Ет, отнесенного к выходной мощности' Е*т Р Выше подчеркивалось, что в конструкции плазменных СВЧ-генерагоров присутствует центральный электрод выходного коаксиала, именно на нем и достигается максимальная напряженность СВЧ-поля Сопоставлены длительности импульсов известных вакуумных СВЧ-генераторов и оценочные значения их терминаторов В §2 описаны особенности устройства плазменного релятивистского СВЧ-генератора с микросекундной длительностью импульса [5, 32] Величина терминатора для этих приборов не превышает аналогичной величины для мощных вакуумных СВЧ-источников Экспериментально измеренные параметры излучения — мощность, длительность импульса, спектр — плазменных СВЧ-генераторов с микросекундным РЭП рассматриваются в §3 [17, 18], энергия СВЧ-импульсов сопоставляется с величинами соответствующих терминаторов Влияние сорта и давления газа, используемого для создания плазмы, на параметры СВЧ-излучения изучается в §4 Оказывается, что параметры газа существенны для диапазона перестройки частоты

излучения, но при прочих равных условиях слабо влияют на полную энергию СВЧ-импульса, измеряемую калориметром

В §5 рассматриваются возможные причины ограничения длительности СВЧ-импульса Численное моделирование показывает увеличение энергии электронов плазмы до 160 кэВ, а при низкой концентрации плазмы — и укорочение СВЧ-импульса В эксперименте заре! истрировано многократное увеличение поперечных размеров плазмы и энергии ее частиц (>100Дж при полной энергии РЭП 1000 Дж), невозможное без существенного увеличения полного числа частиц Причиной укорочения импульса излучения в плазменном СВЧ-генераторе оказывается СВЧ-разряд и накопление плазмы на поверхности его "неотъемлемого" узла, который отсутствует в большинстве вакуумных приборов — центрального электрода выходного коаксиала

В Заключении к Главе 3 сформулированы основные результаты работ с плазменным релятивистским СВЧ-генератором Впервые показано, что при стабильном потенциале взрывоэмиссионного катода возможна генерация узкой спектральной линии с электронной перестройкой частоты излучения более чем в полтора раза и длительностью импульса до 200 не Впервые прослежена временмя эволюция спектра СВЧ-излучения в течение импульса, показана ее связь с параметрами плазмы Получены СВЧ-имиульсы с пиковой мощностью 0 5 ГВт и энер1иями 40 — 50 Дж (при полной энергии РЭП 1000 Дж) В некоторых режимах достигнуты микросекундные длительности излучения, но полное устранение эффекта укорочения СВЧ-импульса в плазменной СВЧ-элек фонике больших мощностей невозможно, как и в вакуумной.

Выводы

\ Найдены условия, при которых плазма, образующаяся в результате взрывной эмиссии электронов, распространяется поперек магнитного поля ~ 1 Тл в течение микросекундных интервалов времени на расстояния, много меньшие 1 мм Эти условия реализуются на эмитирующей кромке катода в виде острого лезвия, направленного перпендикулярно ведущему магнитному полю, где средняя (без учета микроострий) напряженность электростатического поля имеет величин}' ~107В/см, а ее градиент ~109В/см2 Создан новый тип катода — поперечно-лезвийный взрывоэмиссионный катод. С его помощью в магнитном поле впервые стало возможно генерировать трубчатые релятивистские электронные пучки с плотностью тока ~103А/см^, сохраняющие свои размеры и геометрию электронных траекторий в течение микросекундных интервалов времени Эти свойства катодов продемонстрированы с помощью созданных уникальных средств диагностики.

2 Проведено комплексное исследование влияния плазмы на длительность процесса генерации СВЧ-излучения сильноточными релятивистскими электронными пучками. Определены механизмы укорочения импульсов СВЧ-излучения, предложены методы полного устранения большинства из них Эти методы позволяют в несколько раз увеличить длительность СВЧ-импульсов на уровне мощности 108 Вт

3 Показано, что существ} ют причины укорочения импульсов излучения в релятивистских СВЧ-генераторах, которые невозможно устранить полностью В вакуумных и плазменных приборах эти причины различны

• В вакуумных релятивистских СВЧ-генераторах электростатическое поле элекфонного пучка (-К)5 В/см) препятствует его

транспортировке на расстоянии от поверхности волноводного тракта, большем ~ 1 см В СВЧ-поле электронный пучок разрушается, и поверхность волноводного тракта подвергается бомбардировке релятивистскими электронами, на поверхности волновода появляются слой десорбированного со стенок газа и дрейфующие в нем электроны, а образующиеся ионы компенсируют заряд РЭП Если удельная энергия бомбардировки превышает ~ 10"3 Дж/см", то процесс становится лавинообразным В последующем СВЧ-разряде на стенке накапливается плазма, которая и прерывает СВЧ-излучение Этот механизм работает даже в условиях, когда электростатическое поле РЭП на стенке изначально превышает электрический компонент СВЧ-волны, делая невозможной электронную эмиссию

• В приборах плазменной СВЧ-электроники структура плазменной волны требует наличия специфического узла для вывода излучения — металлического коаксиала с центральным электродом На его поверхности напряженность СВЧ-поля достигает ~10бВ/см, поэтому неизбежно образуется и накапливается плазма, что и приводит к срыву излучения.

Создан плазменный релятивистский СВЧ-генератор с перестраиваемым спектром излучения, мощностью 50 МВт и длительностью импульса до микросекунды Впервые получены

• генерация СВЧ-излучения с узким спектром и электронной перестройкой частоты от 1 6 до 2 6 ГГц при длительности до 200 не,

• электронная перестройка частоты СВЧ-излучения от 1 6 до 6 ГГц при широком спектре излучения и длительности импульса ~ 500 не

Опубликованные материалы диссертации

Доклады на международных конференциях

1 Voronkov S N, Loza О Т, Strelkov Р S Restriction of radiation pulse duration in microwave generators using microsecond REB // Proc. of the VIII Int Conf on High-Power Particle Beams (BEAMS'90), July 2-5, 1990, Novosibirsk, USSR, v 2, p 1147-1152

2 Voronkov S N, Loza О T, Strelkov P S Influence of cathode plasma upon the radiation pulse duration of vacuum microsecond relativistic microwave generator // Proc of the IX Int. Conf. On High-Power Particle Beams (BEAMS'92), May 25-29,1992, USA, pp 1550-1555

3. Loza О T , Strelkov P S High-power microwave oscillator of microsecond pulse duration driven by relativistic electron beam // Proc of the X Int Conf On High-Power Particle Beams (BEAMS'94), June 20-24, 1994, USA, v.2 pp.958-961

4 Kuzele\ M V., Loza О Т., Ponomarev A V , Rukhadze A. A , Shkvarunets A G, Strelkov P S, Ulyanov D К High-power broad-band tunable microwave oscillator, driven by REB m plasma // Proc of 11 -th Int. Conf on High Power Particle Beams (Beams'96), Prague, Czech Republic, 1996, vol. l,pp. 225-228.

5. Loza О Т., Strelkov P S, Ivanov I E Relativistic Cherenkov plasma maser of microsecond pulse duration // Proc of 12-th Int Conf on High Power Particle Beams (Beams'98), June 7 -12, 1998, Haifa, Israel, v 2, pp 881-884

6 Loza О T, Strelkov P S Generation of an annular REB of microsecond pulse duration and stabilized transverse dimensions in a diode with a fieldemission cathode // Proc of 12-th Int Conf on High Power Particle Beams (BEAMS'98), Haifa, Israel, June 7 - 12, 1998, v 1, p 357-3o0

7 Loza О T, Ivanov I E Measurement of the angular spectrum of electrons in a high-current magnetized REB with microsecond duration // Proc of 13-th Int Conf on High Power Particle Beams (Beams'2000), June 25 - 30, 2000, Nagaoka, Japan.

8 Loza О Т. On the mechanism of HPM pulse shortening m oscillators driven by relativistic electron beams // Proc of 15-th Int Conf on High Power Particle Beams (Beams'2004), July 18 -23, 2004, St -Petersburg, Russia

9 Loza 0. T, Strelko\ P S Powerful microwave oscillator of microsecond pulse duration driven by relativistic electron beam // Proc. of Int Symp on electromagnetic environments and consequences (EUROEM'94), May 30— June 4, 1994, Bordeaux, France, part 1, pp 272-276 (WEP-03-03).

10 Loza O T . Ivanov I E High-current magnetized REB generated by a fieldemission cathode, with the geometry and angular spectrum invariable during microsecond intervals // Proc of Int Symp. on electromagnetic environments and consequences (EUROEM'2000), May 30 - June 2, 2000, Edinburgh, Scotland, GB.

11. Voronkov S. N , Loza O T, Strelkov P S The reason for the microwave radiation breakdown in a relativistic carcmotron // Proc. of Int. workshop «Strong microwave in plasmas» (SMP-93), August 15-22, 1993, N-Novgorod, Russia.

12. Bogdankevich I. L., Ivanov I E, Loza O T , Rukhadze A A., Strelkov P S., UIvanov D. K., Tarakanov V P , Garate E Evolution of the microwave spectrum in the course of a radiation pulse from a relativistic Cherenkov plasma maser // Proc of the Int. workshop "Strong microwave in plasmas", August 1-9, 2002 Edited bv A G Litvak, N -Novgorod, 2003, v 1, p. 233238

13. Loza O. T., Strelkov P. S Powerful microwave oscillator of microsecond pulse duration driven by relativistic electron beam // Proc of 16 Int. Symp on discharges and electrical insulation m vacuum May 13-30, 1994, Moscow—St.Petersburg, Russia; SPIE, v 2259, p 557-560

14 Birau M, Buzzi J-M , Caillez Y , Wiolland R , Saulle C , Krasilnikov M A, Kuzele\ M V., Loza O I., Rukhadze A. A., Strelkov P S., Shkvarunets A G, Ulyanov D K Generation of High-Power Microwave due to propagation of a relativistic electron beam m plasma // Proc 23-th Int. Conf. On Phenomena in ionized gases (ICPIG'97), Toulouse, July 17-22, 1997, vol III, pp.46-47.

15 Loza O T, Strelkov P S Microwave pulse shortening in relativistic high-current microwave oscillators // Digest of Technical Papers. Int. Workshop

• on high power microwave generation and pulse shortening, Edinburgh, 1012, June, 1997, p 103-108

16. Carmel Y, Rodgers J.. Antonsen T, Jr., Granatstein V L, Loza O. T, Strelkov P S., Ivanov I E A long pulse field emission electron gun with stable cross section for HPM sources // IEEE Int Conf on Plasma Science (ICOPS), June 1999, Monterey, CA, USA, 5B12

17 Bogdankevich I L, Garate E P., Ivanov 1 E, Loza О T, Ponomarev Л V , Strelkov P S , Ulyanov D. К High-power (50 MW), pulsed (500 ns), electronically tunable from 2 GHz, broad—band (1 GHz) microwave source // Proc of 43-rd annual meeting of Am Phys Society, Div of Plasma Physics October 29 — November 2, 2001, С A, USA

18 Bogdankevich I L , Ivanov I E , Loza О Т., Rukhadze A A , Strelkov P S , Ulyanov D. K., Tarakanov V P , Garate E Temporal evolution of the microwave spectrum in the course of a radiation pulse from a relativistic Cherenkov plasma maser // Int. Power Modulator Conf and High Voltage Workshop June 30 - July 3, 2002, Hollywood, CA, USA

19. Воронков С H , Лоза О Т, Стрелков П С Причина срыва процесса излучения вакуумного релятивистского СВЧ-генератора // Труды IV Межгосуд семинара рабочей группы «Плазменная электроника», 8-10 сент., 1993, Харьков

Статьи в журналах— оригинальные работы

20 Лоза О Т, Цопп Л Э Приемник одиночных мощных импульсов СВЧ излучения // Кр. сообщ. по физике, 1982, № 1, с. 8—11

21 Бондарь Ю Ф., Заворотный С И, Ипатов А Л, Карбушев Н. И, Ковалев Н Ф , Лоза О Т , Мхеидзе Г II, Овчинников А А., Рухадзе А А, Цопп Л Э Исследование микроволнового излучения в релятивистском карсинотроне //Кр сообщ по физике, 1982, в 2, с 3-7

22 Бондарь Ю. Ф , Заворотный С И , Ипатов А. Л , Лоза О Т., Мхеидзе Г П, Овчинников А А, Цопп Л Э Диагностика релятивистскою электронного пучка и СВЧ-излучения в карсинотроне // ФП, 1982, т 8, №5, с 941—946

23 Бондарь Ю. Ф, Заворотный С И, Ипатов А Л., Карбушев Н И, Ковалев Н Ф., Лоза О. Т. , Мхеидзе Г П , Овчинников А А, Рухадзе А А, Цопп Л Э Исследование генерации высокочастотного излучения в карсинотроне с релятивистским электронным пучком // ФП. 1983, т 9 в. 2, с 383-388

24 Аракелов А. Г., Берозашвили Ю Н, Геккер И Р , Каркашадзе Д Д, Лоза О Т, Мачавариани С 3, Мхеидзе Г П. Нацвлишвили А Г. Савин А. А , Ц агар ел и Р В, Цопп J1 Э , Чиракадзе А А Абсолютные измерения импульсной СВЧ-могцности с использованием эффекта Поккельса на кристалле фосфида галлия // ЖТФ, 1985, т 55, № 10. с. 2031—2034

25 Воронков С Н , Лоза О Т . Раваев А А , Стрелков П С , Хоменко А И Измерение радиального профиля релятивистского электронного пучка, формируемого диодом с магнитной изоляцией// ФП, 1988, т 14, №10. с 1259-1262

26 Воронков С Н., Лоза О Т , Стрелков П С Ограничение длительности импульса излучения СВЧ генераторов на микросекундных РЭП // ФП, 1991, т 17, вып. 6, с 751-755

27 Воронков С Н., Лоза О Т, Стрелков П. С. Влияние катодной плазмы на работу' релятивистского карсинотрона микросекундной длительности // ФП, 1993, т 19, вып. 4 .с. 601-605

28. Лоза О Т, Стрелков П С, Воронков С Н Плазма в замедляющей структуре вакуумного сильноточного релятивистского СВЧ-генератора // ФП, 1994, т."20, №4, с 417-423.

29 Лоза О Т , Стрелков П С , Воронков С Н. Причина срыва излучения вакуумного релятивистского СВЧ-i енератора // ФП, 1994, т 20, №7-8, с. 686-688

30 Кузелев М В . Лоза О Т , Пономарев А В , Рухадзе А А , Стрелков П С., Ульянов Д. К , Шкварунец А Г Спектральные характеристики релятивистского плазменного СВЧ-генератора // ЖЭТФ, 1996, т 109, №6, с 2048-2063.

31 Лоза О Т Пономарев А В., Стрелков П. С, Ульянов Д. К., Шквартаец А. Г Источник трубчатой плазмы с управляемым радиусом для плазменного релятивистского СВЧ-генератора // ФП,

1997, т 23. №3, с 222-229

32 Loza О Т., Strelkoy Р S., Ivanov I Е. Relativistic Cherenkoy plasma maser of microsecond pulse duration // IEEE Trans on plasma science,

1998,\ol 26, No 3, pp 336-339

33 Богданкевич И Л , Ивячов И К., Лоза О Т., Рухадзе А А , Стрелков П С, Тараканов В П, Ульянов Д К Тонкая структура спектров излучения плазменного релятивистского СВЧ-генератора // ФГ1, 2002, т 28, №8, с 748-757.

34. Лоза О Т , Иванов И Е Измерение поперечных скоростей электронов сильноточного релятивистского пучка микросекундной длительности в сильном магнитном поле// ЖТФ, 2003, т 73, в 9, с 101 - 106.

Статьи в журналах— обзоры

35. Лоза О Т, Стрелков II С, Шкварунец А. Г Экспериментальная релятивистская плазменная СВЧ-электроника // Труды ИОФАН, Москва. «Наука», т 45, 1994

36 Loza О T, Shkvarunets A G, Strelkov P S Experimental Plasma Relativistic Microwave Electronics // ШЕЕ Trans, on Plasma Sei, 1998, Vol 26, #3, pp. 615-627.

37 Кузелев M В , Лоза О. T , Рухадзе А. А , Стрелков П. С., Шкварунец А Г Плазменная релятивистская СВЧ-электроника// ФП, 2001, т 27, №8, с. 710-733

Патенты

38 Стрелков П С, Лоза О Т, Воронков С Н Коаксиальный диод с магнитной изоляцией импульсного сильноточного ускорителя релятивистского электронного пучка микросекундной длительности // Патент РФ № 2030135 от 27 февраля 1995 г. Приоритет от 8 мая 1992 г, заявка №5041576.

39 Стрелков П С , Лоза О Т. Коаксиальный диод с магнитной изоляцией // Патент РФ № 2061307 от 27 мая 1996 г. Приоритет от 2 июня 1993 г, заявка №93028127.

Препринты

40 Бондарь Ю Ф , Геккер И Р., Заворотный С. И., Игнатов А М , Лоза О. Т. Мхеидзе Г. П., Овчинников А. А , Савин А А., Цопп Л Э, Ипатов А Л Пути стабилизации процесса генерации СВЧ-излучения // Препр ФИАН СССР №135, М-1982, 23 с

41. Городничев Е Б, Кузьмин А И, Лоза О Т, Хаваев В Б Катододержатель изменяемой длины для сильноточного электронного ускорителя // Препринт ФИАН №186, М -1984, с 55—56

42 Аракелов А. Г, Берозашвили Ю. Н , Геккер И. Р, Каркашадзе Д Д, Лоза О Т, Мачавариани С 3, Мхеидзе Г П., Нацвлишвили А Г , Савин А А., Цагарели Р. В., Цопп Л. Э., Чиракадзе А А Использование электрооптического эффекта Поккельса дл>, абсолютных измерений больших мощностей в сантиметровом диапазоне длин волн // Препринт ИОФАН №11, М.-1985,14 с

43. Воронков С. К, Ковальчук Б. М, Лоза О. Т., Манылов В. И., Новиков А А Сильноточный микросекундный электронный ускоритель "Терек-3" // Препринт ИОФАН №11, М -1990, 12 с

44 Воронков С Н, Лоза О Т , Стрелков П. С Плазма в замедляющей структуре вакуумного сильноточного релятивистского СВЧ-генератора // Препринт ИОФАН №7, М -1993, 39 с

РНБ Русский фонд

2006-4 11421

11 СЕН 2CQ4

Введение.

§1. Область исследования.

§2. Актуальность проблемы.

§3. Цели диссертационной работы.

§4. Научная новизна.

§5. Научная и практическая значимость.

§6. Использование результатов работы.

§7. Апробация результатов.

§8. Публикации.

§9. Структура и объем диссертации.

§10. Краткое содержание диссертации.

Глава 1. Спльноточпые РЭП микросекуиднон длительности.

1. Техника эксперимента.

§1. "Терек-3": ускоритель РЭП микросекундной длительности.

§2. Магнитное поле.

§3. Измерение полного тока и профиля плотности тока РЭП.

§4. Измерение питч-углов электронных траекторий.

2. Плазма взрывоэмиссионного катода и геометрия РЭП.

§1. Движение катодной плазмы вдоль магнитного поля.

§2. Движение катодной плазмы поперек магнитного поля и ее влияние на радиальный профиль плотности тока РЭП.

§3. Способы стабилизации профиля плотности тока РЭП.

3. Генерация РЭП со стабильными параметрами в течение микросекундной длительности импульса.

§1. Способы воздействия на поперечное движение плазмы.

§2. Катод с лезвийным острием, перпендикулярным магнитному полю.

§3. Особенности функционирования поперечно-лезвийных катодов

§4. Поперечно-лезвийные катоды и профиль магнитного поля.

§5. Максимальная длительность РЭП, формируемого поперечнолезвийным катодом.

§6. Питч-углы электронов с поперечно-лезвийного катода.

§1. Область исследования

Предлагаемая диссертационная работа проведена в области сильноточной релятивистской электроники. Релятивистская электроника изучает поведение электронных потоков, движущихся со скоростями и, близкими к скорости света: при этом релятивистский фактор

-Уг существенно отличается от единицы. Для того чтобы ш* приобрести такую скорость электрон с зарядом е и массой т ускоряется в электрическом поле с разностью потенциалов U: у = Учитывая, что тс тс2 & 511 кэВ, нетрудно видеть, что даже при сравнительно скромном значении у ~ 2 релятивистские электроны имеют энергию -0.5 МэВ.

Понятие "сильноточная электроника" означает, что ток электронов настолько велик, что существенную роль играет собственный заряд электронного потока. Действительно, при транспортировке электронного пучка фиксированной геометрии в вакууме любое увеличение тока пучка увеличивает его собственный заряд и потенциал, и, следовательно, уменьшает кинетическую энергию частиц. Поскольку полная энергия электронов ограничена, то всегда существует некий предел, до которого можно увеличивать транспортируемый ток. В частности, для трубчатого электронного пучка с радиусом Гь, который распространяется в коаксиальной ему трубе радиуса R, этот предел равен

Aim =~Т~ 2 j ^]{/ [y2//i [!]• Если оценить слабо меняющийся логарифм 3 А

In у ~ 1 и подставить -» 17 кА, а у = 2, то предельный ток 1цт « 4 кА. В гь е сильноточной электронике используется ток электронов пучка меньше предельного значения, и если этот ток, например, вдвое меньше предельного, то в данном случае он равен ~ 2 кА.

Таким образом, оценки показывают, что если электронный пучок является релятивистским и сильноточным (т.е. с энергией частиц ~ 0.5 МэВ и током ~ 2 кА), то его мощность находится на гигаваттном уровне. В реально существующих экспериментальных установках величины энергий электронов иногда превышают приведенные выше оценки в несколько раз, а ток — на два, и даже на три порядка (PBFA-II [2]: 12 МэВ, 8 МА). Понятно, что экспериментальная установка такой мощности может функционировать только в импульсном режиме.

Длительность импульса тока сильноточного релятивистского электронного пучка (РЭП) ограничивается несколькими причинами. Чтобы понять, какая из них является определяющей, нужно рассмотреть способы генерации сильноточных РЭП. В дальнейшем мы будем рассматривать только сильноточные электронные потоки, поэтому аббревиатура РЭП будет всегда обозначать именно их.

Сильноточные релятивистские электронные пучки формируются непосредственно в диоде, на который подается импульс напряжения от первичного накопителя энергии; как правило, это — батарея конденсаторов, соединенных по определенной схеме. Первичный накопитель энергии и диод могут быть соединены непосредственно или через преобразователь (напр., трансформатор Тесла), промежуточный накопитель энергии (напр., индуктивный), формирователь импульса (напр., линию с распределенными параметрами), и т. д. Электроны получают энергию только в диоде, никаких дополнительных средств ускорения частиц (подобных секциям линейных индукционных или резонансных ускорителей) не применяется. Тем не менее, установки для генерации сильноточных РЭП также называют ускорителями, а чтобы избежать терминологической путаницы добавляют — прямого действия.

Запас энергии большинства небольших ускорителей РЭП не превышает нескольких десятков килоджоулей, хотя энергозапас некоторых крупных установок составляет несколько мегаджоулей [3]. Нетрудно видеть, что для РЭП с приведенными выше оценочными параметрами (0.5 МэВ, 2 кА) такой энергии должно хватить даже на миллисекундный импульс. Однако длительности тока РЭП большинства существующих ускорителей намного меньше, и это связано, в том числе, с принципами работы диода, в котором эти пучки формируются.

Выводы

1. Найдены условия, при которых плазма, образующаяся в результате взрывной эмиссии электронов, распространяется поперек магнитного поля ~ 1 Тл в течение микросекундных интервалов времени на расстояния, много меньшие 1 мм. Эти условия реализуются на эмитирующей кромке катода в виде острого лезвия, направленного перпендикулярно ведущему магнитному полю, где средняя (без учета микроострий) напряженность электростатического поля имеет величину

П л л 10 В/см, а ее градиент -10 В/см . Создан новый тип катода — поперечно-лезвийный взрывоэмиссионный катод. С его помощью в магнитном поле впервые стало возможно генерировать трубчатые релятивистские электронные пучки с плотностью тока -10 А/см , сохраняющие свои размеры и геометрию электронных траекторий в течение микросекундных интервалов времени. Эти свойства катодов Т-. продемонстрированы с помощью созданных уникальных средств диагностики.

2. Проведено комплексное исследование влияния плазмы на длительность процесса генерации СВЧ-излучения сильноточными релятивистскими электронными пучками. Определены механизмы укорочения импульсов СВЧ-излучения, предложены методы полного устранения большинства из них. Эти методы позволяют в несколько раз увеличить длительность СВЧ-импульсов на уровне мощности 108 Вт.

3. Показано, что существуют причины укорочения импульсов излучения в релятивистских СВЧ-генераторах, которые невозможно устранить полностью. В вакуумных и плазменных приборах эти причины различны.

• В вакуумных релятивистских СВЧ-генераторах электростатическое поле электронного пучка (~ 105 В/см) препятствует его транспортировке на расстоянии от поверхности волноводного тракта, большем ~ 1 см. В СВЧ-поле электронный пучок разрушается, и поверхность волноводного тракта подвергается бомбардировке релятивистскими электронами, на поверхности волновода появляются слой десорбированного со стенок газа и дрейфующие в нем электроны, а образующиеся ионы компенсируют заряд РЭП. Если удельная энергия бомбардировки превышает

3 2 10" Дж/см , то процесс становится лавинообразным. В последующем СВЧ-разряде на стенке накапливается плазма, которая и прерывает СВЧ-излучение. Этот механизм работает даже в условиях, когда электростатическое поле РЭП на стенке изначально превышает электрический компонент СВЧ-волны, делая невозможной электронную эмиссию.

• В приборах плазменной СВЧ-электроники структура плазменной волны требует наличия специфического узла для вывода излучения — металлического коаксиала с центральным электродом. На его поверхности напряженность СВЧ-поля достигает ~106В/см, поэтому неизбежно образуется и накапливается плазма, что и приводит к срыву излучения.

Создан плазменный релятивистский СВЧ-генератор с перестраиваемым спектром излучения, мощностью 50 МВт и длительностью импульса до микросекунды. Впервые получены:

• генерация СВЧ-излучения с узким спектром и электронной перестройкой частоты от 1.6 до 2.6 ГГц при длительности до 200 не;

• электронная перестройка частоты СВЧ-излучения от 1.6 до 6 ГГц при широком спектре излучения и длительности импульса ~ 500 не.

Благодарность и искренняя признательность: А. А. Рухадзе, который в 1979 г. привел автора, тогда еще студента, в свой сектор, тогда еще в ФИАНе, поставил задачу, определившей направление работы на последующие годы, и способствовал ее выполнению;

JI. Э. Цоппу и Г. П. Мхеидзе, первым учителям автора в экспериментальной физике;

П. С. Стрелкову, научному руководителю в течение последних без малого двадцати лет;

С. Н. Воронкову и И. Е. Иванову — ближайшим соратникам и помощникам;

Н. Н. Баранову, который виртуозно и терпеливо воплощал идеи в железо;

А. Г. Шкварунцу, И. Л. Богданкевич, Е. Б. Городничеву, В. П. Маркову, А. В. Пономареву, Д. К. Ульянову — коллегам, соавторам, сотрудникам лаборатории плазменной электроники; и многим другим, которых трудно перечислить всех, но без которых выполнение данной работы было бы невозможно.

Заключение

Глава 3 посвящена плазменным релятивистским СВЧ-генераторам, в том числе, и с микросекундной длительностью импульса. Наличие плазмы очень серьезно отличает плазменные СВЧ-генераторы от вакуумных.

Появление в приборе нового компонента — плазмы — делает конструкцию более сложной, т. е. более дорогой и менее надежной, но этот же фактор добавляет и новую степень свободы действий в эксперименте. Кроме того, созданный плазменный источник позволяет в значительной степени уменьшить риски и подчеркнуть преимущества использования плазмы.

Главным отличием плазменных СВЧ-генераторов от вакуумных с "потребительской" точки зрения является их широкополосность: только за счет изменения концентрации плазмы частота излучения может перестраиваться на порядок. Впервые было экспериментально продемонстрировано, что такая перестройка осуществима за время порядка нескольких десятков микросекунд, поэтому при генерации импульсов с частотой повторения ~ 1 кГц частоту СВЧ-излучения можно менять по любому, наперед заданному закону. Более того, предложенная и осуществленная электронная регулировка геометрии плазмы позволяет изменять не только частоту, но и эффективность генерации СВЧ-импульса.

Эффективность плазменных релятивистских СВЧ-генераторов сравнительно невелика, даже в теоретических расчетах она не превышает 20 — 30%. В нашем эксперименте впервые была достигнута импульсная мощность излучения 0.5 ГВт при кпд 10%.

Исследование эволюции спектра СВЧ-излучения ПРГ в течение микросекундного импульса помогло выявить и объяснить несколько интересных особенностей. Было показано, что при стабильном потенциале катода и сравнительно низкой концентрации плазмы возможна генерация узкой спектральной линии в течение ~ 200 не, после чего спектр излучения становится широким. При генерации узкой спектральной линии перестройка частоты излучения происходит не непрерывно, а дискретно, в соответствии с изменением номера продольной моды. При сравнительно высокой концентрации плазмы спектр СВЧ-импульса всегда широкий, с шириной порядка частоты излучения. Эти эффекты нашли объяснение в рамках существующей теории.

В плазменных СВЧ-генераторах с микросекундной длительностью импульса, как и в подобных приборах вакуумной электроники, наблюдается эффект ограничения длительности излучения. Напомним, что в вакуумных приборах причиной этого эффекта является паразитная плазма, эта плазма появляется на стенке волновода после ее бомбардировки электронами частично разрушенного РЭП, который распространяется близко от поверхности. В плазменных СВЧ-генераторах РЭП транспортируется на значительном расстоянии от стенки волновода, а сорт газа и его давление (в определенных пределах), как было экспериментально продемонстрировано, не влияют на длительность СВЧ-импульса. Было показано также, что соотношение напряженности СВЧ-поля на поверхности в точке ее максимума и мощности излучения, определяющее возможность СВЧ-разряда, может быть не хуже, чем в вакуумных приборах.

Конструкция существующих плазменных СВЧ-генераторов отличается от большинства вакуумных наличием еще одной детали, а именно, коллектора отработавшего РЭП и плазмы, который служит еще и в качестве центрального электрода выходного коаксиала. Именно на нем достигается максимальная напряженность СВЧ-поля. Таким образом, плазменные СВЧ-генераторы отличаются от вакуумных местом возникновения этой паразитной плазмы: в вакуумных приборах это — стенка волновода, рядом с которой транспортируется РЭП, а в плазменных — край коллектора.

Используя плазменный СВЧ-генератор, экспериментально продемонстрирована генерация импульсов излучения длительностью ~ 0.5 мкс и мощностью ~ 50 МВт, частоту которых можно было изменять электронным способом от 1.6 до 6 ГГц. Экспериментально продемонстрировано также, что в течение длительности такого СВЧ-импульса с энергией -20 — 30 Дж происходит увеличение количества плазмы, ее существенное расширение и разогрев: зарегистрировано накопление плазмой энергии - 100 Дж.

1. С. и Рухадзе А. А. Устойчивость РЭП и проблемапредельных токов // УФН, 1971, т. 103, с. 609.

2. Martin Т. Н., Turman В. N., Goldstein S. A. et al. PBFA-II, the pulsed powercharacterization phase // Proc. 6-th IEEE Pulsed Power Conf.- Arlington, USA, 1987, p. 225-228.

3. Bernshtein В., Smith I. "Aurora" an electron beam accelerator // IEEE Trans.

4. Nucl. Sci.,1973, vol. NS-20, N 3.- p. 294-299.

5. Бугаев С. П., Литвинов Е. А., Месяц Г. А., Проскуровский Д. И.

6. Взрывная эмиссия электронов // УФН, 1975, т. 115, вып. I.e. 101 120.

7. Бугаев С. П., Ким А. А., Климов А. И., Кошелев В. И. О механизмераспространения катодной плазмы поперек магнитного поля в бесфольговых диодах // ФП, 1981, т. 7, вып. 3, с.529-539.

8. Бугаев С. П., Канавец В. И., Климов А. И. и др. Взаимодействиеэлектронного потока и электромагнитного поля в многоволновом черенковском генераторе с мощностью Ю10Вт // РиЭ, 1987, т. 32, вып. 7, с. 1488-1496.

9. Рабинович М. С., Рухадзе А. А. Принципы сильноточной релятивистскойплазменной СВЧ-электроники // ФП, 1976, т. 2, с. 715-722.

10. Воронков С. Н., Ковальчук Б. М., Лоза О. Т. и др. Сильноточныймикросекундный электронный ускоритель "Терек-3" // Препринт ИОФАН №11, М. -1990, 12 с.

11. Городничев Е. Б., Кузьмин А. И., Лоза О. Т., Хаваев В. Б. Катододержатель изменяемой длины для сильноточного электронного ускорителя // Препринт ФИАН №186, М.-1984, с 55—56.

12. Бондарь Ю. Ф., Заворотный С. И., Ипатов А. Л., Лоза О. Т. и др. Диагностика релятивистского электронного пучка и СВЧ-излучения в карсинотроне // ФП, 1982, т. 8, № 5, с.941—946.

13. Воронков С. Н., Лоза О. Т., Раваев А. А. и др. Измерение радиального профиля релятивистского электронного пучка, формируемого диодом с магнитной изоляцией // ФП, 1988, т. 14, №10, с. 1259-1262.

14. Манылов В. И., Шендрик В. Н. Сильноточный высоковольтный резистор // ПТЭ, 1984, № 4, с. 112.

15. Нечаев В. Е., Солуянов Е. И., Фукс М. И. Управление током трубчатого пучка электронов с помощью экранирующего пучка в диоде с магнитной изоляцией // Письма в ЖТФ, 1979, т. 5. в. 2, с. 113-117.

16. Бугаев С. П., Ильин В. П., Кошелев В. И. и др. Формирование сильноточных релятивистских электронных пучков для мощных генераторов и усилителей СВЧ // "Релятивистская высокочастотная электроника":Сб.ст./вып. 1. ИПФ АН СССР. Горький: 1979. с.5-75.

17. Бугаев С. П., Ким А. А., Кошелев В. И. Обратный ток в сильноточных микросекундных диодах с магнитной изоляцией // ЖТФ, 1979, т. 49, вып.8, с.1659-1661.

18. Ковалев Н. Ф., Нечаев В. Е., Петелин М. И., Фукс М. И. К вопросу о паразитных токах в сильноточных диодах с магнитной изоляцией // Письма в ЖТФ, 1977, т. 3, в. 9, с. 413 416.

19. Бондарь Ю. Ф., Геккер И. Р., Заворотный С. И., Игнатов А. М., Лоза О. Т. и др. Пути стабилизации процесса генерации СВЧ-излучения // Препр. ФИАН СССР №135. М.-1982. 23 с.

20. Синицкий С. Л. Генерация и транспортировка микросекундных ленточных РЭП с энергозапасом до 50 кДж // Диссертация на соиск. у/с к. ф.-м. н. ИЯФ им Г.И.Будкера, Новосибирск, 1992.

21. Калантаров П. JL, Цейтлин JI. А. Расчет индуктивностей: Справочная книга // Энергоатомиздат, Ленинградское отделение. Л.-1986. 488 с.

22. Peaceman D. W., Rachford Н. Н. The numerical solution of parabolic and elliptic differential equations // J. Soc. Indust. Math. 1955. #3.

23. Набор программ для ЭЦВМ "МИР". Т. 1, книга 2. Изд-во"Наукова думка", Киев — 1971, с.276.

24. Tarakanov V. P. User's Manual for Code KARAT // Springfield, VA: Berkley Research Associates, Inc. 1992.

25. Стефановский Л. M. Пояс Роговского для измерения токов наносекундной длительности // ПТЭ, № 2, 1967, с. 149 — 152.

26. Friedman М., Ury М. Microsecond duration intense relativistic electron beams//Rev. Sci. Jnstrum. 1972. V.43.N11. p. 1659.

27. Никонов А. Г., Савельев Ю. M., Энгелько В. И. Датчик для измерения плотности тока сильноточного микросекундного пучка // ПТЭ, 1984, № 1, с. 37-39.

28. Зайцев Н. И., Иляков Е. В., Родин Ю. В. Рентгеновская диагностика для исследования пространственно-временных характеристик сильноточного релятивистского электронного пучка. // ПТЭ, 1989, в. 2, с. 150- 152.

29. Никонов А. Г., Ройфе И. М., Савельев Ю. М., Энгелько В. И. Формирование микросекундных сильноточных электронных пучков в диоде магнетронного типа // ЖТФ, 1987, т. 57, в. 1, с. 86 92.

30. Лоза О. Т., Стрелков П. С., Воронков С. Н. Плазма в замедляющей структуре вакуумного сильноточного релятивистского СВЧ-генератора // ФП, 1994, т. 20, №4, с. 417-423.

31. Гапстьян Е. А., Еремеев А. И., Кабанов В. С., Синелыциков А. В. Формирование нитевидной структуры трубчатого РЭП, прошедшего через кольцевой коллиматор // В сб.: Электронные пучки и генерация СВЧ-излучений. МРТИ АН СССР, М — 1990, с. 36 — 42.

32. Зинченко В. Ф., Лебедев М. Н., Бакулин, Ю. П. Лихолат В. М. Диагностика параметров сильноточных РЭП по дозному полю тормозного излучения//ЖТФ, т. 61, в. 2, 1991, с. 198 — 201.

33. Бакшт Р. Б., Бугаев С. П., Кошелев В. И. и др. О свойствах катодной плазмы в диодах с магнитной изоляцией // Письма в ЖТФ, 1977, т. 3, вып. 13, с. 593 597.

34. Александров А. Ф., Воронков С. Н., Галузо С. Ю. и др. Стабилизация диаметра трубчатого РЭП микросекундной длительности, формируемого плазменным катодом со взрывной эмиссией // ФП, 1988, т. 14, в. 11, с. 1388-1392.

35. Александров А. Ф., Галузо С. Ю., Зайцев Н. И. и др. Пространственно-временные характеристики РЭП // "Релятивистская высокочастотная электроника":Сб.ст. вып. 5. ИПФ АН СССР. Горький: 1988. с.163-182.

36. Гордеев Е. М., Горячев В. С., Смирнова Е. А. и др. Исследование угловых характеристик РЭП по рентгеновскому излучению // ФП, т. 7, в. 4, 1981, с. 790-794.

37. Davis H. A. Electron transverse velocity measurements in an intense relativistic electron beam diode // J. Appl. Phys. , 1982, v. 53, #11, pp. 7179-7185.

38. Ерофеев В. И., Князев Б. А., Лебедев С. В., Чикунов В. В. Об определении углового разброса замагниченного РЭП с помощью диамагнитного зонда // ЖТФ, 1989, т.59, в. 10, с. 111 -120.

39. Бугаев С. П., Зайцев Н. И., Ким А. А. и др. Процессы в диодах с магнитной изоляцией, использующих взрывную эмиссию электронов // "Релятивистская высокочастотная электроника", вып. 2. ИПФ АН СССР. Горький: 1981. с. 36-61.

40. Абрашитов Ю. И., Койдан В. С., Конюхов В. В. и др. Взаимодействие мощного релятивистского электронного пучка с плазмой в магнитном поле // ЖЭТФ, 1974, т. 66, № 4, с. 1324-1337.

41. Sloan М. L., Davis Н. A. Design and testing of low-temperature intense electron beam diodes // Phys. Fluids, 1982, vol.25, # 12, pp. 2337-2343.

42. Аржанников А. В., Койдан В. С., Логинов С. В. Определение углового разброса замагниченного релятивистского электронного пучка по его прохождению через микроотверстия // Препринт ИЯФ СО АН СССР № 81-106, Новосибирск—1981, 13 с.

43. Кременцов В. И., Стрелков П. С., Шкварунец А. Г. Измерение параметров релятивистского сильноточного пучка методом регистрации свечения тонких диэлектрических пленок // ЖТФ, 1980, т. 50, № 11, с.2469-2472.

44. Стрелков П. С., Шкварунец А. Г., Шунка П. Анализ углового и энергетического спектра электронов сильноточного релятивистского пучка в магнитном поле // ФП, 1981, т. 7, в. 3, с. 564-572.

45. Аржанников А. В., Койдан В. С., Логинов С. В. Определение углового разброса замагниченного релятивистского электронного пучка по его прохождению через микроотверстия // ПТЭ, 1983, № 4, с.36—38.

46. Чикунов В.В. Развитие метода определения углового разброса замагниченного РЭП по его прохождению в цилиндрическом канале // Препринт ИЯФ СО АН СССР № 87-84, Новосибирск—1987, 17 с.

47. Зайцев H. И., Ковалев H. Ф., Кораблев Г. С., Шемякин Б. П. Исследование коллекторной плазмы в коаксиальной пушке с магнитной изоляцией. // Тез. докл. 3 Всесоюз. симп. по сильноточной импульсной электронике. Томск: ИСЭ СО АН СССР, 1978, с. 35.

48. Зайцев Н. И., Кораблев Г С. О механизме ускорения коллекторной плазмы в канале транспортировки сильноточного релятивистского электронного пучка //ЖТФ, 1982, т. 52, вып.1, с. 160-162.

49. Loza О. Т., Ivanov I. Е. Measurement of the angular spectrum of electrons in a high-current magnetized REB with microsecond duration // Proc. of 13-th Int. Conference on High Power Particle Beams (Beams'2000), June 25 30, Nagaoka, Japan, 2000.

50. Лоза О. Т., Иванов И. Е. Измерение поперечных скоростей электронов сильноточного релятивистского пучка микросекундной длительности в сильном магнитном поле // ЖТФ, 2003, т. 73, в. 9, с. 101 106.

51. Сегре Э. Экспериментальная ядерная физика // М.-1955, ИЛ, т. 1, с. 239248.

52. Гутер Р. С., Овчинский Б. В. Элементы численного анализа и математической обработки результатов опыта // "Наука", М.—1970, с. 369.

53. Федотов А. В., Шкварунец А. Г. Транспортировка трубчатого РЭП в нерегулярном цилиндрическом и коаксиальном волноводе в сильном продольном магнитном поле // ФП, 1987, т. 13, в. 9, с. 1068-1074.

54. Проскуровский Д. И., Пучкарев В. Ф. Образование новых эмиссионных центров на катоде в процессе коммутации электрического тока в вакууме//ЖТФ, 1980, т. 50, вып. 10, с. 2120 — 2126.

55. Бастриков А. Н., Бугаев С. П., Киселев И. Н. и др. Формирование трубчатых микросекундных электронных пучков при мегавольтных напряжениях на диоде // ЖТФ, 1988, т.58, вып.З, с.483-488.

56. Bekefi G., Orzechowski Т. I., Bergeron К. D. Electron and plasma flow in a relativistic diode subjected to a crossed magnetic field // In: Proc. Int. Top. Conf. Electron Beam Res. and Technol., Albuquerque, 1975, v. 1, p. 33.

57. Бурмасов В. С., Воропаев С. Г., Добривский A. JI. и др. Измерение плотности плазмы в вакуумном диоде микросекундной длительности методом оптической интерферометрии // ФП, 1986, т. 12, № 4, с. 435 -440.

58. Бакшт Р. Б., Кудинов А. П., Литвинов Е. А. Исследование состава прикатодной плазмы в начальной фазе вакуумного разряда // ЖТФ, 1973, т.43, вып. 1, с. 146.

59. Бакшт Р. Б., Кабламбаев Б. А., Раздобарин Г. Т., Ратахин Г. Т. Измерение параметров плазмы в диоде со взрывной эмиссией электронов методом томсоновского рассеяния // ЖТФ, 1979, т. 49, вып. 6, с. 1245-1247.

60. Бастриков А. Н., Бугаев С. П., Кошелев В. И. и др. О разлете катодной и диафрагменной плазмы вдоль магнитного поля в бесфольговом диоде // ФП, 1984, т. 10, вып. 6, с. 1298-1301.

61. Бугаев С. П., Ким А. А., Климов А. И., Кошелев В. И. О механизме вакуумного пробоя и разлета катодной плазмы вдоль магнитного поля в бесфольговых диодах //ЖТФ, 1980, т. 50, вып. 10. с. 2043.

62. Зайцев Н. И., Ковалев Н. Ф., Кораблев Г. С., Шемякин Б. П. Элементы динамики катодной и коллекторной плазмы в диоде с магнитной изоляцией // ФП, 1981, т. 7, вып. 3, с. 560-563.

63. Демидова Н. С., Рухадзе А. А. О расширении катодной плазмы в магнитоизолированном диоде // Препр. КИЯИ-89-21. Киев, 1989. 24 с. // ФП, 1987, т. 13, вып. 6, с. 742 — 746.

64. Friedman М., Ury М. Producing and focusing of a high power relativistic annular electron beam // Rev. Sci. Instrum., 1970, v.41, #9, p. 1334.

65. Александров А. Ф., Галузо С. Ю., Михеев В. В. и др. Применение РЭП, формируемого катодом со взрывной эмиссией для получения длительной СВЧ генерации // ЖТФ, 1982, т. 52, в.1, с. 110-111.

66. Федосов А. И., Литвинов Е. А., Беломытцев С. Я., Бугаев С. П. К расчёту характеристик электронного пучка, формируемого в диодах с магнитной изоляцией // Изв. Вузов СССР, Физика, 1977, №10, с. 134.

67. Беломытцев С. Я., Литвинов Е. А., Месяц Г. А., Федосов А. И. Характеристики электронного пучка, формируемого в диоде с магнитной изоляцией // ФП, 1981, т. 7, в. 1, с. 86 90.

68. Нечаев В. Е. Формирование электронного потока в коаксиальной пушке в сильном продольном магнитном поле // ФП, 1979, т. 5, вып. 3, с. 706710.

69. Шафер В. Ю. О предельном токе магнитноизолированного диода // Кр. сообщ. по физике, № 6, 1989, с.37-40.

70. Бугаев С. П., Ким А. А., Кошелев В. И. Потенциал трубчатого электронного пучка, формируемого в диоде с магнитной изоляцией // ЖТФ, 1979, т. 49, вып.8, с. 1790 1792.

71. Бугаев С. П., Ким А. А., Кошелев В. И., Храпов П. А. О движении эмиссионной границы катодной плазмы поперек однородного магнитного поля в диодах со взрывной эмиссией // Изв. АН СССР, сер. физич., 1982, т.46, в. 7, с.1300-1305.

72. Глейзер И. 3., Диденко А. Н., Усов Ю. П. и др. Токопрохождение поперек магнитного поля в электронном диоде с магнитной изоляцией // ЖТФ, т. 50, в. 6, 1980, с. 1323-1326.

73. Беломытцев С. Я., Коровин С. Д., Месяц Г. А. Эффект экранировки в сильноточных диодах // Письма в ЖТФ, 1980, т. 6, в. 18, с. 1089 1092.

74. Демидова Н. С., Рухадзе А. А. О расширении прикатодной плазмы поперек магнитного поля в магнитоизолированном диоде // Кр. сообщ. по физике, № 2, 1988, с. 26 — 28.

75. Литвинов Е. А., Месяц Г. А., Проскуровский Д. И. Автоэмиссионные и взрывные процессы при вакуумных разрядах // УФН, 1983, т. 139, в. 2, с. 265—302.

76. Бугаев С. П., Ким А. А., Кошелев В. И., Хряпов П. А. Экспериментальное исследование характера движения катодной плазмы поперек магнитного поля в диодах с магнитной изоляцией // ФП, т. 9, вып. 6, 1983, с. 1287 — 1291.

77. Кошелев В. И. О разлете катодной плазмы в поперечном магнитном поле // ФП, 1979, т. 5, №3, с. 698-701.

78. Коровин С. Д., Пегель И. В. Структура сильноточного релятивистского электронного пучка, формируемого в коаксиальном магнитно-изолированном диоде с кромочным катодом //ЖТФ, Т. 62, в. 4, 1992, с. 139- 145.

79. Горшкова М. А., Ильин В. П., Нечаев В. П. и др. Структура сильноточного релятивистского электронного пучка, формируемого коаксиальной пушкой с магнитной изоляцией // ЖТФ, 1980, т. 50, вып. 1, с. 109-114.

80. Стрелков П. С., Федотов А. В., Шкварунец А. Г. Метод подавления диокотронной неустойчивости РЭП // ЖТФ, 1987, т. 57, в. 2, с. 375-377.

81. Воронков С. Н., Лоза О. Т., Стрелков П. С. Ограничение длительности импульса излучения СВЧ генераторов на микросекундных РЭП // ФП, 1991, т. 17, вып. 6, с. 751-755.

82. Абубакиров Э. Б., Белоусов В. И., Варганов В. Н. и др. Экспериментальная реализация метода циклотронно-резонансной селекции мод в релятивистских электронных высокочастотных генераторах черенковского типа // Письма в ЖТФ, 1983, т. 9, в. 9, с. 533-536.

83. Василевская Ю. А., Василевский М. А., Ройфе И. М. и др. Формирование электронного пучка в диоде с многоострийным взрывоэмиссионным катодом // ЖТФ, т. 58, в. 4, 1983, с. 677 — 682.

84. Гапонович В. Г., Казанский JI. Н. О возможности повышения эффективности магнитной изоляции в релятивистском коаксиальном диоде // Письма в ЖТФ, 1982, т. 8, в. 6, с. 329.

85. Арцимович А. А. Управляемые термоядерные реакции // М.: Физматгиз,1963, с.415.

86. Baker D.A., Hammel I.E. Demonstration of classical plasma behavior in a transverse magnetic field // Phys. Rev. Lett., 1962, v.8, N.4, p. 157.

87. Didenko A. N., Gleizer I. Z., Smetanin V. I. Forming of hollow relativistic electron beams of microsecond duration // In: Proc. VII Int. Symp. on discharges and electrical insulation in vacuum. Novosibirsk, 1976, p. 358.

88. Александров А. Ф., Веснин В. JI., Галузо С. Ю. Формирование сильноточного трубчатого РЭП микросекундной длительности с помощью конического взрывоэмиссионного катода // Письма в ЖТФ. 1989. т. 15. вып. 19. с. 91-95.

89. Аксенов М. С., Жуков В. М., Ройфе И. М. и др. Сильноточные микросекундные электронные пучки, формируемые на базе взрывной эмиссии жидких металлов // РиЭ, 1978, т. 23, № 12, с. 2600 — 2604.

90. Ткач Ю. В., Файнберг Я. Б., Гадецкий Н. П. и др. Установка с мощным релятивистским электронным пучком микросекундной длительности для получения СВЧ-генерации // ПТЭ, 1976, № 2, с. 129-131.

91. Dunaevsky A., Krasik Ya. E., Krokhmal A., et. al. Emission properties of metal-ceramic, velvet, and carbon fiber cathodes // Proc. of 13th Int. Conf. on High-Power Particle Beams (BEAMS 2000), Nagaoka, Japan, June 2530, 2000, p.516-519.

92. Dunaevsky A., Krasik Ya. E., Krokhmal A., and Felsteiner J. Ferroelectric plasma cathodes // Proc. of 13th Int. Conf. on High-Power Particle Beams (BEAMS 2000), Nagaoka, Japan, June 25-30, 2000, p. 528-531.

93. Fisher A., Garate E. Long pulse electron beams produced from carbon fiber cathodes // Proc. 12th Int. Conf. on High-Power Particle Beams (BEAMS'98) Haifa, Israel, June 7-12,1998, p.133-136.

94. Абдуллин Э. H., Заславский В. M., Логинов С, В, Формирование микросекундных электронных пучков с плотностью тока 10 — 50 А/см2 в вакуумном диоде // ЖТФ, т. 61, в 6, 1991, с. 207 -209.

95. Иляков Е. В. Увеличение длительности импульсов излучения в мощных релятивистских СВЧ генераторах посредством предотвращения развития пробойных явлений // Диссертация на соиск. у/с к. ф.-м. н. ИПФ РАН, Н.-Новгород, 2002.

96. Бугаев С. П., Кассиров Г. М., Ковальчук Б. М., Месяц Г. А. Получение интенсивных микросекундных релятивистских электронных пучков // Письма в ЖЭТФ, 1973, т. 18, в. 2, с. 82-85.

97. Дубовой Л. В., Ройфе И. М., Середенко Е. В. и др. Сильноточный ускоритель электронов микросекундного диапазона // Атом, энергия, 1975, т. 38, №2, с. 87—90.

98. Ройфе И. М., Стекольников Б. А., Энгелько В. И. Получение и использование сильноточного электронного пучка микросекундной длительности // ЖТФ, 1976, т. 46. №12, с. 2563-2576.

99. Василевский М. А., Никонов А. Г., Ройфе И. М. и др. Получение трубчатого электронного пучка длительностью 10^ с с использованием многоострийного взрывоэмиссионного катода // Письма в ЖТФ, 1983, т. 9, вып. 1, с. 26-30.

100. Глейзер И. 3., Диденко А. Н., Сметанин В. И. Динамика торможения эмиссионной плазмы мощного электронного источника магнитным полем // Тез. докл. Всесоюзн. симп. по сильноточной электронике. Томск: ИСЭ СО АН СССР, 1977, с. 43 — 44.

101. Бугаев С. П., Дейчули М. П., Канавец В. И. и др. Излучение потока релятивистских осцилляторов в сверхразмерном волноводе с поглощающими стенками // ЖТФ, Т. 59, вып. 12, 1989, с. 73 80.

102. Михайловский А. В. Теория плазменных неустойчивостей. Т. 2. Неустойчивости неоднородной плазмы // 2-е изд., перераб. и доп. М.: Атомиздат, 1977.- 360 с.

103. Ройфе И. М, Стекольников Б. А., Энгелько И.И. Формирование сильноточного электронного пучка микросекундной длительности // Препринт К-0238 НИИЭФА, Л:-1975, 30 с.

104. Василевский М. А., Ройфе И. М., Энгелько В. И. Генерирование длинноимпульсных сильноточных электронных пучков. // "Релятивистская высокочастотная электроника" вып. 3. ИПФ АН СССР, Горький: 1983. с. 184-203.

105. Бугаев С. П., Ким А. А., Кошелев В. И. О пробое бесфольгового диода в неоднородном магнитном поле //ЖТФ, т. 53, в. 9, 1983, с. 1718.

106. Бугаев С. П., Ким А. А., Кошелев В. И., Хохорин Г. О. Разлет плазмы и формирование электронного пучка в диоде с неоднородным магнитным полем//ЖТФ, 1984, т. 54, в. 9, с. 1700-1704.

107. Воронков С. Н., Лоза О. Т., Стрелков П. С. Влияние катодной плазмы на работу релятивистского карсинотрона микросекундной длительности // ФП, 1993, т. 19, вып. 4 .с. 601-605.

108. Александров А. Ф., Галузо С. Ю., Гришаев А. А., и др. О расширении релятивистского электронного пучка в генераторе черенковского излучения //Письма в ЖТФ, 1988, т. 14, вып. 9, с. 783 — 787.

109. Ельчанинов А. С., Загулов Ф. Я., Коровин С. Д., Месяц Г. А. О стабильности работы вакуумных диодов ускорителей сильноточных релятивистских электронных пучков // ЖТФ, 1981, т. 51, вып. 5, с. 1005 -1007.

110. Бугаев С. П., Канавец В. И., Кошелев В. И., Черепенин В. А. Релятивистские многоволновые СВЧ-генераторы // "Наука", Сибирское отд., Новосибирск —1991, 293 с.

111. Стрелков П. С., Лоза О. Т. Коаксиальный диод с магнитной изоляцией // Патент РФ № 2061307 от 27 мая 1996 г. Приоритет от 2 июня 1993 г, заявка №93028127.

112. Wharton С. В. High-power O-type microwave sources. September, 1991.

113. Баженов Г. П., Бугаев С. П., Месяц Г. А., Чесноков С. М. Использование взрывной эмиссии для получения импульсов электронного тока длительностью 10"4 с и более // Письма ЖТФ, 1976, т. 2, с. 462.

114. Hinshelwood D. D. Cathode plasma formation in pulsed high current vacuum diode // IEEE Trans. Plasma Sci., 1983, vol. PS-11, N. 3, pp. 188 -196.

115. Рудаков Л. И., Бабыкин М. В., Гордеев А. В.и др. Генерация и фокусировка сильноточных релятивистских электронных пучков // Под ред. Л.И. Рудакова. М.: Энергоатомиздат, 1990, 280 с.

116. Рухадзе А. А., Шпигель И. С. О стабилизации желобковой неустойчивости плазмы неоднородным электрическим полем // ЖЭТФ, 1965, т. 48, вып. 1. с. 151 — 157.

117. Арцимович Л. А., Лукьянов С. Ю. Движение заряженных частиц в электрических и магнитных полях // "Наука" М:— 1972.

118. Carmel Y., Rodgers J., Antonsen Т., Jr., Granatstein V. L., Loza О. Т., et al. A long pulse field emission electron gun with stable cross section for HPM sources // IEEE Int. Conf. on Plasma Science (ICOPS), June 1999, Monterey, С A, USA, 5B12.

119. Бондарь Ю. Ф., Заворотный С. И., Ипатов А. Л., Карбушев Н. И., Ковалев Н. Ф., Лоза О. Т. и др. Исследование генерации высокочастотного излучения в карсинотроне с релятивистским электронным пучком // ФП, 1983, т. 9. в. 2, с. 383-388.

120. Александров А. Ф., Галузо С. Ю., Канавец В. И., и др. Особенности черенковского излучения релятивистского электронного потока в гофрированном волноводе // ЖТФ, 1980, т. 50, в. 11, с. 2381-2389.

121. Ельчанинов Ф. С., Загулов Ф. Я., Коровин С. Д. и др. Ограничение длительности мощных импульсов СВЧ в релятивистском карсинотроне //Письма в ЖТФ, 1981, т. 7, в. 19, с. 1168-1171.

122. Бондарь Ю. Ф., Заворотный С. И., Ипатов A. JL, Карбушев Н. И., Ковалев Н. Ф., Лоза О. Т. и др. Исследование микроволнового излучения в релятивистском карсинотроне // Кр. сообщ. по физике, 1982, в. 2, с. 3-7.

123. Zaitsev N. I., Korabliov G. S., Nechaev V. E., et al. // Proc. Int. Top. Conf. On High Power Electron and Ion Beam Research and Technology, Novosibirsk, 1972, p. 752.

124. Абубакиров Э. Б., Белоусов В. И., Зайцев Н. И. О влиянии коллекторной плазмы на работу релятивистской ЛОВ // Тез. докл. 6 Всесоюз. симп. по сильноточной электронике. Томск: ИСЭ СО АН СССР, 1986, т. 1, с. 176-178.

125. Зайцев Н. И., Ковалев Н. Ф., Кулагин И. С. О механизме ограничения длительности импульса в релятивистском карсинотроне // Тез. докл. 7 Всесоюз. симп. по сильноточной электронике. Томск: ИСЭ СО АН СССР, 1988, т. 1, с. 179-181.

126. Зайцев Н. И., Ковалев Н. Ф., Кораблев Г. С. и др. Релятивистский карсинотрон с длиной волны 3 см и длительностью импульса 0.4 микросекунды // Письма в ЖТФ, 1981, т. 7, вып. 14, с. 879-882.

127. Морозов А. И., Соловьев Л. С. Движение заряженных частиц в электромагнитных полях // В кн. "Вопросы теории плазмы", вып. 2, Атомиздат, М.-1963, с. 177-261.

128. Абрамян Е. А., Антонов Б. М., Бублик Н. П. и др. Ускоритель длинноимпульсных электронных пучков с рекуперацией энергии // Тез. докл. 7 Всесоюз. симп. по сильноточной электронике. Томск: ИСЭ СО АН СССР. 1988, т. 2. с. 139-141.

129. Галстьян Е. А., Казанский Л. Н., Лоза М. И., Синелыциков А. В. Гамма-диагностика сильноточного РЭП // Сильноточные электронные пучки и новые методы ускорения: Сб. трудов РТИ. М.- 1985, с. 3-9.

130. Бугаев С. П., Дейчули М. П., Канавец В. И. и др. Разрушение релятивистского сильноточного электронного пучка при генерации мощных импульсов электромагнитного излучения // РиЭ, 1984, т. 29. вып. 3. с. 557-560.

131. Hegeler F., Grabowski С., and Schamiloglu Е. Electron Density Measurements During Microwave Generation in a High Power Backward Wave Oscillator // IEEE Trans. Plasma Sci., 26, 1998, p. 275.

132. Абубакиров Э. Б., Белоусов В. И., Казанский Л. Н. и др. Экспериментальные исследования релятивистского карсинотрона с циклотронно-резонансной селекцией мод // В сб. МРТИ АН СССРv

133. Электронные пучки и генерация СВЧ излучений". М.-1990. с.21-27.

134. Zhai X., Garate E., Prohaska R., et al. Electric field measurement in a plasma-filled X-band BWO // Phys. Lett. A, vol. 186, p. 330, 1994.

135. Коровин С. Д., Месяц Г. А., Пегель И. В., и др. Механизм ограничения длительности микроволнового импульса релятивистской ЛОВ // Письма в ЖТФ, 1999, т. 25, в. 6, с 27—36.

136. Арутюнян С. Г., Рухаде А. А. К теории пробоя газов электромагнитными полями большой амплитуды // ФП, 1979, т. 5, в. 3, с. 702—704.

137. Глазов Л. Г., Игнатьев А. В., Рухадзе А. А. Высокочастотный разряд в волновых полях // Под ред. Литвака А. Г. Горький: ИПФ АН СССР, 1988. С. 198.

138. Карфидов Д. М. Исследование ионизации газа в сильном сверхвысокочастотном поле // ФП, 1979, т. 5, в. 4, с. 929—930.

139. Цагарейшвили Н. С. Пробой газов низкого давления в сверхсильных неоднородных СВЧ полях//ФП, 1990, т. 16, в. 11, с. 1389-1391.

140. Зайцев Н. И., Ковалев Н. Ф., Кольчугин Б. Д., Фукс М. И. Экспериментальное исследование релятивистского карсинотрона // ЖТФ, 1982, т. 52, вып. 8. с. 1611-1616.

141. Benford J., and Benford G. Survey of Pulse Shortening in High-Power Microwave Sources // IEEE Trans, on Plasma Sci. Vol.25, No 2, April 1997, pp. 311 —317.

142. Kovalev N. F., Nechaev V. E., Petelin M. I., Zaitsev N. I. A scenario for output pulse shortening in microwave generators driven by relativistic electron beams. // IEEE Trans. Plasma Sci., 1998, Vol. 26, No 3, p. 246— 251.

143. Бляхман JI. Г., Нечаев В. Е. Условия возникновения вакуумного СВЧ разряда в магнитостатическом поле // ЖТФ, 1980, т. 50, в. 4, с. 720-727.

144. Александров А. Ф., Бляхман Л. Г., Галузо С. Ю., Нечаев В. Е. Пристеночный вторично-эмиссионный СВЧ-разряд в электронике больших мощностей // "Релятивистская высокочастотная электроника":Сб.ст. вып. 3. НПФ АН СССР. Горький: 1983, с. 219240.

145. Черепнин Н. В. Сорбционные явления в вакуумной технике // М.: Сов. Радио, 1958.

146. Redhead P. A., The effect of absorbed oxygen on measurements with ionization gauges // Vacuum, 1963, vol. 13, No. 7, pp. 253-258.

147. Clausing R. E. Release of gas from surfaces by energetic electrons // J. Vac. Sci. Technol., 1964, vol. 1, No. 2, p. 82.

148. Белов H. E., Карбушев H. И., Рухадзе А. А. Об электрической прочности мощных генераторов СВЧ излучения // Тез. докл. 4 Всесоюз. симп. по сильноточной электронике. Томск: ИСЭ СО АН СССР, 1982, т. 1, с. 293-296.

149. Справочник по диафрагмированным волноводам // Изд. 2-е. М:— Атомиздат, 1977.

150. Vaughan J. R. М. Multipactor // IEEE Trans. On Electr. Dev, 1988, vol. 35, No. 7, pp. 1172 — 1180.

151. Рязанов M. И., Тилинин И. С. Исследование поверхности по обратному рассеянию частиц // М.:— Энергоатомиздат, 1985, 148 с

152. Богданкевич И. JL, Стрелков П. С., Тараканов В. П., Ульянов Д. К. Влияние отражённых от коллектора электронов на параметры сильноточного релятивистского электронного пучка // ФП, 2004, т. 30, в. 5, с. 412-418.

153. Лоза О. Т., Стрелков П. С., Воронков С. Н. Причина срыва излучения вакуумного релятивистского СВЧ-генератора // ФП, 1994, т. 20, №7-8, с. 686-688.

154. Зайцев Н. И., Кораблев Г. С., Кулагин И. С., Нечаев В. Е. О влиянии встречных потоков частиц на характеристики сильноточного релятивистского электронного пучка, формируемого диодом с магнитной изоляцией. // ФП, 1982, т. 8, в. 5, с. 918-924.

155. Александров А. Ф., Галузо С. Ю., Каравичев М. В., Кубарев В.А. Исследование обратного рассеяния РЭП на коллекторе в магнитном поле // Тез. докл. 7 Всесоюз. симп. по сильноточной электронике. Томск: ИСЭ СО АН СССР, 1988, т. 2, с. 154-156.

156. Воронков С. Н., Лоза О. Т., Стрелков П. С. Плазма в замедляющей структуре вакуумного сильноточного релятивистского СВЧ-генератора // Препринт ИОФАН №7, М.-1993, 39 с.

157. Loza О. Т., Strelkov P. S. Microwave pulse shortening in relativistic high-current microwave oscillators // Digest of Technical Papers. Int. Workshop on high power microwave generation and pulse shortening, Edinburgh, 1012, June, 1997, p.103-108.

158. Кременцов В. И., Стрелков П. С., Шкварунец А. Г. Затухание обратного тока, индуцируемого релятивистским электронным пучком в плазме // ФП, 1977, т. 3, вып. 4, с. 770-773.

159. Loza О. Т. On the mechanism of HPM pulse shortening in oscillators driven by relativistic electron beams // Proc. of 15-th Int. Conf. on High Power Particle Beams (Beams'2004), July 18 23, 2004, St.-Petersburg, Russia.

160. Иванов В. А. Возбуждение и воздействие микроплазменных разрядов на металлы и сплавы в плазме сверхвысокочастотного факела // Прикладная физика, 2001, №2, с. 5 — 39.

161. Benford G. Scattering in backward wave oscillators from turbulent electric fields // Physics Letters A, v. 235, #2, 27, October 1997, pp 159-163.

162. Бугаев С. П., Кошелев В. И., Попов В. А. Дифракционный генератор СВЧ-излучения миллиметрового диапазона // Тез. докл. 7 Всесоюз. симп. по сильноточной электронике. Томск: ИСЭ СО АН СССР, 1988, т. 1, с.164-166.

163. Кузелев М. В., Мухаметзянов Ф. X., Шкварунец А. Г. Черенковская генерация низшей моды коаксиального плазменного волновода // ФП, 1983, т. 9, вып. 6, с. 1137-1141.

164. Гунин А. В., Кицанов С. А., Климов А. И., и др. Релятивистская 3-сантиметровая JIOB с импульсной мощностью 3 ГВт // Известия ВУЗов, Физика, № 12, 1996, с. 84-88.•'iH

165. Бурцев В. А., Зайцев Н. И., Ковалев Н. Ф., и др. Применение релятивистских электронных пучков для генерации импульсов микроволнового излучения микросекундной длительности // Письма в ЖТФ, т. 9, вып. 23, 1983 г., с. 1435 — 1438.

166. Goebel D. М. Pulse shortening causes in high power В WO and TWT microwave sources // IEEE Trans, on Plasma Sci., vol. 26, No. 3, June 1998, p. 263—274.

167. Miller R. B. Pulse-shortening in high-peak-power Reltron tubes // SPIE Vol. 2843, pp. 2 13 // IEEE Trans, on Plasma Sci., Vol.26, 1998, pp. 340.

168. Grabowski C., Gahl J. M., Schamiloglu E., and Fleddernann С. B. Pulse shortening in high-power backward wave oscillators // SPIE Vol. 2843, 1996, pp. 251 — 259.

169. Зайцев H. И., Гинзбург H. С., Завольский H. А. и др. Высокоэффективный релятивистский гиротрон сантиметрового диапазона длин волн с микросекундной длительностью СВЧ импульса. //Письма в ЖТФ, 2001, т. 27, вып. 7, с. 8 — 16.

170. Бугаев С. П., Канавец В. И., Климов А. И. и др. Релятивистский многоволновой черенковский генератор с мощностью Ю10Вт // Томский филиал СО АН СССР, препринт № 18, 1985 г, 10 с.

171. Бугаев С. П., Канавец В, И., Климов А. И., Кошелев В. И. Атмосферный СВЧ-разряд и исследование когерентности излучения релятивистского многоволнового черенковского генератора // ДАН СССР, техническая физика, 1988, т. 298, №1, с. 92 94.

172. Adler R. J. Pulse power formulary // North Star Research Corporation, August, 1989,39 р.

173. Clark M. C., Marder В. M., and Bacon L. D. Magnetically Insulated Transmission Line Oscillator// Appl. Phys. Lett. 52 (1988), p. 78.

174. Ashby D. E. T. F., Eastwood I. W., Allen I. et al. Comparison between experiment and computer modeling for simple MILO configurations // IEEE Trans. Plasma Sci. 23 (1995), p. 959.

175. Eastwood J. C., Hawkins К. C., and Hook M. P. The Tapered MILO // IEEE Trans. Plasma Sci. 26 (1998), p. 698.

176. Ахиезер А. И., Файнбег Я. Б. О взаимодействии пучка заряженных частиц с электронной плазмой // ДАН СССР, 1949, т. 69, с. 551.

177. Bohm D., Gross Е. Theory of plasma oscillations// Phys. Rev., 1949, v. 75, p. 1851.

178. Рухадзе А. А. Электромагнитные волны в системе взаимопроникающих плазм // ЖТФ, 1961, т. 31, с. 1236.

179. Рухадзе А. А. О взаимодействии релятивистского пучка заряженных частиц с плазмой // ЖТФ, 1962, т. 32, с. 669.

180. Ковтун Р. И., Рухадзе А. А. К теории нелинейного взаимодействия релятивистского пучка электронов с плазмой // ЖЭТФ, 1970, т. 58, с. 1219.

181. Кузелев М. В., Рухадзе А. А. Электродинамика плотных электронных пучков в плазме // М.: Наука, 1990, 334 с.

182. Аронов Б.И., Богданкевич Л.С., Рухадзе А. А. Возбуждение электромагнитных волн в плазменных волноводах электронным пучком. // Plasma Phys. 1976. V. 16. P. 101.

183. Кузелев М. В., Рухадзе А. А., Стрелков П. С. Плазменная релятивистская СВЧ-электроника // Под ред. А. А. Рухадзе. Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, М.:— 2002, 543 с.

184. Loza О. Т., Shkvarunets A. G., Strelkov P. S. Experimental Plasma Relativistic Microwave Electronics // IEEE Trans, on Plasma Sci., 1998, Vol 26, #3, pp. 615-627.

185. Карташов И. H., Красильников М. А., Кузелев М. В. Отражение электромагнитных волн от перехода волновода с трубчатой плазмой в вакуумный коаксиальный волновод // РиЭ, 1999, т. 44, № 12, с. 15021509.

186. Биро М., Красильников М. А., Кузелев М. В., Рухадзе А. А. Нелинейная теория плазменного СВЧ-генератора на кабельной волне // ЖЭТФ, 1997, т. 111, №4, с. 1258.

187. Лоза О. Т., Пономарев А. В., Стрелков П. С., и др. Источник трубчатой плазмы с управляемым радиусом для плазменного релятивистского СВЧ-генератора // ФП, 1997, т. 23, №3, с. 222-229.

188. Ульянов Д. К. Спектры плазменного релятивистского СВЧ-генератора // Диссертация на соискание у/с к.ф.-м.н. ИОФ РАН, М:-2000.

189. Райзер М. Д., Цопп Л. Э. Детектирование мощности СВЧ-излучения наносекундной длительности // РиЭ, 1975, т. 20, № 8, с. 1691 1693.

190. Лоза О. Т., Цопп Л.Э. Приемник одиночных мощных импульсов СВЧ излучения // Кр. сообщ. по физике, 1982, № 1, с. 8—11.

191. Аракелов А. Г., Берозашвили Ю. Н., Геккер И. Р., Каркашадзе Д. Д., Лоза О. Т. и др. Использование электрооптического эффекта Поккельса для абсолютных измерений больших мощностей в сантиметровом диапазоне длин волн // Препринт ИОФАН №11, М.-1985, 14 с.

192. Аракелов А. Г., Берозашвили Ю. Н., Геккер И. Р., Каркашадзе Д. Д., Лоза О. Т. и др. Абсолютные измерения импульсной СВЧ-мощности с использованием эффекта Поккельса на кристалле фосфида галлия // ЖТФ, 1985, т. 55, № 10, с. 2031—2034.

193. Шкварунец А. Г. Широкополосный СВЧ-калориметр большой площади // ПТЭ, 1996, № 4, с. 72.

194. Богданкевич И. Л., Стрелков П. С., Тараканов В. П. и др. Калориметрический спектрометр одиночных импульсов излучения приборов релятивистской СВЧ-электроники //ПТЭ, 2000, № 1, с. 92-97.

195. Кузелев М.В., Мухаметзянов Ф.Х., Рабинович М.С. и др. Релятивистский плазменный СВЧ-генератор // ЖЭТФ, 1982, т. 83, с. 1358 // ДАН СССР, 1982, т. 267, с. 829.

196. Loza О. Т., Strelkov P. S., Ivanov I. E. Relativistic Cherenkov plasma maser of microsecond pulse duration // IEEE Trans, on plasma science,1998, vol. 26, No 3, pp. 336-339.

197. Селиванов И. А., Стрелков П. С., Федотов А. В., Шкварунец А. Г. Одномодовый релятивистский плазменный СВЧ генератор // ФП, 1989, т. 15, №11, с. 1283 1289.

198. Кузелев М. В., Лоза О. Т., Рухадзе А. А. и др. Плазменная релятивистская СВЧ-электроника // ФП, 2001, т. 27, №8, с. 710-733.

199. Кузелев М. В., Мухаметзянов Ф. X., Рабинович М. С. и др. Плазменный СВЧ-генератор на сильноточном РЭП // Сб. "Релятивистская высокочастотная электроника", в. 3, 1983, с. 160.

200. Кузелев М. В., Рухадзе А. А., Стрелков П. С., Шкварунец А. Г. Релятивистская сильноточная плазменная СВЧ-электроника: преимущество, достижения, перспективы // ФП, 1987, т. 13, №11, с. 1370-1382.

201. Шкварунец А. Г., Рухадзе А. А., Стрелков П. С. Широкополосный релятивистский плазменный СВЧ-генератор // ФП, 1994, т. 20, №7-8, с. 682-685.

202. Лоза О. Т., Стрелков П. С., Шкварунец А. Г. Экспериментальная релятивистская плазменная СВЧ-электроника // Труды ИОФАН, Москва, «Наука», т. 45, 1994.

203. Кузелев М. В., Лоза О. Т., Пономарев А. В. и др. Спектральные характеристики релятивистского плазменного СВЧ-генератора // ЖЭТФ, 1996, т. 109, №6, с. 2048-2063.

204. Карташов И. Н., Красильников М. А., Кузелев М. В., Рухадзе А. А. Эффективность излучения плазменного СВЧ-генератора при учете дисперсии коэффициента отражения // Прикладная физика, №4, 2002 г., с. 66 —75.

205. Стрелков П. С., Ульянов Д. К. Спектры излучения плазменного релятивистского черенковского СВЧ-генератора // ФП, 2000, т. 26, № 4, с. 329.

206. Bogdankevich I. L., Ivanov I. E., Loza О. T. et al. Narrow-band radiation regime of tunable relativistic Cherenkov plasma maser // AmerEM 2002 Symp., 2-7 June 2002, Annapolis, MD, USA.

207. Богданкевич И. JI., Иванов И. Е., Лоза О. Т. и др. Тонкая структура спектров излучения плазменного релятивистского СВЧ-генератора // ФП, 2002, т. 28, №8, с. 748-757.

208. Файнберг Я. Б. Плазменная электроника и плазменные методы ускорения заряженных частиц // ФП, 2000, т. 26, № 4, с. 362 — 370.

209. Блиох Ю. П., Любарский М. Г., Подобинский В. О. Автомодуляция плотности плазмы как возможный механизм ограничения мощности пучково-плазменного СВЧ-генератора // ФП, 1994, т. 20, с. 910—914.

210. Богданкевич И. JI., Иванов И. Е., Лоза О. Т.и др. О выводе мощного импульса излучения из плазменного релятивистского СВЧ-генератора // Материалы XXIX конф. по физике плазмы и УТС, Звенигород Московской обл., 25 февраля 1 марта 2002 г.