Влияние плазмы СВЧ-разряда на электродинамические характеристики ускоряющих структур и выходные параметры пучка тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.20 ВАК РФ

' Г1 и V.!

ПОП 1393

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО 2ШЕНИ ШСЖНЕРНО-ФИЗИЧБСКИЙ ИНСТИТУТ

ТЮБАЕВ Михаял Александрович

ВЛИЯНИЕ ПЛАЗШ СВЧ-РАЗРЯДА НА ЭЛЕКТРОДИШИЧЕСКИБ ХАРАКТЕРИСТИКИ УСКОРЯНВД СТРУКТУР И ВЫХОДНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ПУЧКА

01.04.20 - физика пучков заряженных частиц

На правах рухопкся

и ускорительная техника

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва 1993

Работа выполнена в Московском ордена Трудового Красного Знамени инженерно-физическом институте. Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Богданович Б.Ю.

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук

Ворогушин М.ф. (НИИЭФА, г.С.-Петербург); кандидат фазико-математических наук Калашников В.В. (ИАЭ, г.Москва)

Ведущее предприятие: Московский радиотехнический институт

АН РФ (МРТИ)

Защита состоится " " _199_г. в_час._мин.

на заседании специализированного совета K053.03.Q7 в Московском инженерно-физическом институте по адресу: 115409, Москва, Каширское шоссе, д.31, конференц-зал, 324-84-98.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МШИ.

Автореферат разослан " 5~" 199З г.

Оросим принять участие в работе совета или прислать отзыв в одном экземпляре, заверенный печатьв организации.

Ученый секретарь специализированного совета

Нестерович А.В.

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Прогресс в создании линейных ускорителей электронов (ЛУЗ) с различными физико-техническими и экономическим характернотикали обусловлен широким применением ускорителей наряженных частиц в различных областях современной науки и техника. различных прзложр генных частиц, к является самые

Необхода? связана с par ния процессов нитннм полем отдельной щ поглсгдашя разрядш.

Тесг тями нау; моядерны

- в зависимости от использования ЛУЭ в вязанных с интенсивными потоками заря-срам пучка ускоренных электронов предъ-»разные требования.

рвлетворения этих требований неразрывно я совершенствованием методов моделирова-¿ействия ускоряемых частиц с электромаг-я и ионами остаточного газа. Кроме того, является необходимость изучения процессов I возЕйканцим в резонансных объемах ЛУЭ СВЧг-

акосновение данной проблемы с другими облас-,йткя, к которым можно отнести управляемый теу-физику плазмы, создание газовых лазеров и т.д., а озмбяность переноса получастых результатов на

другие , делают решение этих вопросов весьма актуальной

задаче му практические требования выдвигают необходи-

мость путей учета явлений, связанных с поглощением мощ-

ное« зрядал, а такие уточнение решений задач моделиро-

ваот 1ета. Кроме того,достаточно актуальной является

про здания простых расчетных моделей для разработчиков

ЛУ' о учета отмеченных процессов поглощения ВЧ-мощностй

в да структурах.

;тояние вопроса. В настоящее враля известно большое количеств численных моделей динамики пучков заряженных частиц в линейных ускорителях, основанных на различных методах. При этом развитие большинства математических моделей идет по пути теоретического усдогнстя методов учета паралетров установок для адекватного описания протекающих в них физических процессов и, как сдёдотзие, усложнение моделей расчета. Однако, несмотря на многообразие учитываемых факторов, существующие на сегодняшний

день расчетные методы дают, зачастую, существенное расхождение теоретических данных с экспериментальными результатами на установках ЛУЭ. Зта проблема особенно характерна для сильноточных ускорителей с большим магнитным полем и для ЛУЭ на малые и средние энергии с широкой регулировкой по энергии ускоряемых частиц, поскольку в большинстве ЛУЭ данного типа не реализуются расчетные значения выходной энергии ускоренногопучка. Поэтому для детальной проработки разрабатываемых моделей ускорителей с учетом предъявляемых к ним конкретных требований необходимо рассмотрение протекающих в ускоряющих структурах данных ЛУЭ процессов.

На сегодняшний день процессы, обусловленные поглощением мощности возникающим в резонансных объемах СВЧ-разрядш, достаточно хорошо описаны с точки зрения физики плазмы. Причем, наряду с сугубо теоретическим описанием поведения заряженных частиц в СВЧ-разряде с учетом их коллективного взаимодействия, различных видов плазменных колебаний, волн и неустойчивостей как при наличии магнитного поля, так и без него, довольно широкое развитие получили экспериментальные методы исследования плазмы. Последние связаны с многими важными проблемами и применениями. Естественно, что отмеченные явления не привлекли особого внимания разработчиков и создателей линейных ускорителей, поскольку в отличие от £изики плазмы данные явления остались вне рассмотрения теории СЕЧ. Однако, в настоящее время известно несколько экспериментальных работ, в которых отмечалось влияние возникают щего в резонанснш объеме ускоряющих структур СВЧ-раэряда на электродинамические (ЭДО и фазоэнергетические характеристики ускорителя. К сожалению, в этих публикациях отсутствует как качественный, так и количественный анализ полученных в ходе экс-' периментов зависимостей.

Сделанная в некоторых работах попытка теоретического описания данных процессов посредством прямого влияния магнитного поля на процессы захвата и группировки посредством связи радиального и фазового движений не увенчалась успехом. Это связано с тем, что использование только данного фактора для объяснения полученных зависимостей представляется недостаточнш. Проведенный анализ дал основание считать, что природа подобных явлений связана с поглощением мощности возникающим в резонансных объе-

'мах СВЧ-разрядом в остаточном газе. В пользу данной гипотезы свидетельствует также отмеченный ранее недобор расчетных значений энергии ускоренного пучка.

йзходя из этого, возникла необходимость проведения работ по исследованию влияния плазменного СВЧ-разряда на характеристики ускорявших структур с использованием полученных в области физики плазмы экспериментальных и теоретических результатов для создания промышленных ускорителей, с заданными характеристиками. Для этого целесообразно осуществить перенос представлений о природе газового разряда на устройства СВЧ с высоким уровнем мощности.

Цель работа. Теоретическое и экспериментальное исследование влияния плазмы СВЧ-разряда на ЗДХ ускоряющих структур; создание методики расчета ускоряющих структур, 'заполненных плазмой СВЧ-разряда; разработка и применение методики определения влияния возникающего в резонансных объемах СВЧ-разряда на характеристики ускоряющих структур посредства,1 полн(масштабного макетирования на однозазорнсм резонаторе.

Научная новизна. Впервые разработана и апробирована методика определения влияния СВЧ-разряда, возникавшего в резон^ьс-ных объемах ускоряющих структур, на характеристики ускорителя посредствш полномасштабного макетирования на однозазорном резонаторе, аналогична! ячейкам диафрагмированного волновода ЛУЭ десятисантиметрового диапазона длин волн.Проведено теоретическое и экспериментальное исследование характеристик однозазорно-го цилиндрического резонатора и группирователя ЛУЭ в условиях" горения плазмы СВЧ-разряда. Разработана методика расчета выходных параметров ЛУЭ в условиях горения плазмы СВЧ-разряда.

Практическая ценность. Создан экспериментальный стенд для исследования влияния плазмы СВЧ-разряда на эДХ ускоряющих структур, выработаны практические рекомендации по конструированию фокусирующих систем ЛУЭ в условиях горения СВЧ-разряда. Предложенная методика позволяет проводить расчет характеристик ускорителей, заполненных плазмой СВЧ-разряда, посредством полномасгто.б-ного макетирования. Полученные при выполнении работы результаты могут быть использованы при создании линейных ускорителей электронов и'ионов.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались

на Взесоюзных семинарах по линейным ускорителям заряженных частиц в г.Харькове (IS87, 1989, ISSI г.г.).

Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 8 печатных работах.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы.

Во введении дано описание состояния решаемой проблемы, сформулированы цель и задачи исследования, приводится краткое соде-ркание диссертации.

В первой главе рассматриваются физические процессы, происходящие в плазме СВЧ-разряда при воздействии на нее электромагнитных полей. С помощью теории возмущений разрабатывается мето-. дика определения усредненных параметров плазмы СВЧ-разряда резо-наторным и волноводным методами. Определяются границы и условия применимости данных методов.

Во второй главе приводятся описание конструкции экспериментальной установки для исследования влияния СВЧ-разряда на ЭДХ одаозазорного резонатора, методика проведения измерений и результаты экспериментального исследования данной установки.

Третья глава включает в себя результаты экспериментального и теоретического исследования влияния фокусирующего магнитного поля на характеристики замедляющей структуры ЛУЭ в условиях горения СВЧ-разряда.

В четвертой главе представлена методика расчета ЛУЭ, заполненного плазмой СЗЧ-разряда. Полученные ранее экспериментальные результаты сравниваются с расчетно-теоретическими.

В заключении сфордулированы основные результаты, получение в диссертационной работе.

Объем работы. Диссертация содержит S5 страниц основного текста, I таблицу, 35 рисунков и список литературы из 59 наименований.

Основные положения, представляемые к защите. Автор защищает результаты работ.по теоретическому и экспериментальному исследованию влияния плазмы СВЧ- разряда на ЭДХ ускоряющих структур, а именно:

- разработанную методику определения влияния возникающего в резонансном объеме СВЧ-разряда на характеристики ус корящих структур;

- результаты экспериментального и теоретического определения ЭДХ однозазорного цилиндрического резонатора в условиях горения плазмы СВЧ-разряда;

- результаты экспериментального и теоретического исследования влияния СВЧ-разряда на выходные параметры группирозателя ЛУЭ десятисантиметрового диапазона длин волн;

- разработанную методику и результаты расчетов ЛУЭ в условиях горения плазмы СВЧ-разряда.

Содержание работы

С точки зрения физики плазмы для теоретического описания влияния СВЧ-разряда на характеристики резонатора и волновода необходимо совместное самосогласованное решение волнового и кинетического уравнений, которое достаточно сложно и проведено для простейших случаев. Чтобы избежать сложных и громоздких теоретических расчетов было предложено использовать полномасштабное макетирование для определения влияния плазмы СВЧ-разряда на ЭДК ускоряющих структур. В качестве объекта исследований используется отдельный элемент периодической ускоряющей структура рассматриваемого ЛУЭ. Последующее обобщение полученных при макетировании результатов на более сложные случаи возможно с помощью простейших соотношений. При этом в работе была поставлена задача не углубляясь в детальное рассмотрение плазменных явлений определить влияние возникающей в остаточнш газе плазмы СВЧ разряда на характеристики замедляющей структуры ускорителя через изменение усредненныу характеристик плазмы (активной и реактивной составляющих диэлектрической проницаемости).

Детальное рассмотрение процессов, связанных с резонансным поглощением мощности в различных устройствах СВЧ, позволяет сделать вывод о том, что процессы поглощения мощности внутри цилиндрического резонатора, возбуждаемого на волне типа Ед-щ, имеют место в основном в приосевой области, т.е. там, где электрические поля максимальны. Если предположить, что образующаяся в режиме СВЧ-разряда плазма сосредоточена также вдоль оси резонатора и ее объем существенно меньше объема резонатора, то при последующем анализе плазму можно рассматривать как однородный изотропный диэлектрик с некоторым усреднением по сечению значения плотности. В этом случае плазма обладает обычным для диэле-

ктрика показателем преломления, но слабым поглощением (в том смысле, что волна незначительно затухает на расстоянии порядка длины волны). Коэффициент поглощения ВЧ-мощности в этот случае пропорционален плотности электронов в плазде.

Поскольку плаз:.", а в одао^аад маткитнад поле имеет обычно цилиндрическую симметрию, то представляя ее в виде стержня с радиусом много меньшим радиуса резонатора можно полагать, что полная энергия электромагнитного поля, запасенная в резонаторе, будет одинакова как для пустого, так и для заполненного плазюи резонатора. Полагая также, что плазма слабо искажает поле в резонаторе, а его тангенциальная составлякщая на границе плазмы непрерывна, можно по методу эквивалентных схш рассчитать активную составляющую диэлектрической проницаемости £ через изменение резонансной частоты резонатора, а тангенс угла потерь "^В через изменение нагруженной добротности.

Резонансное поглощение мощности СВЧ-разрядом в замедляющих структурах типа круглого диафрагмированного волновода (КДЗ) может быть обусловлено теми же процессами, что и в отдельна! цилиндрическом резонаторе. СВЧ-разряд в этом случае такие имеет место преимущественно в приосевой области КДВ. Характеристики волновода, заполненного плазмой при достаточно малой концентрации электронов, также как и характеристики резонатора, могут быть определены с помощью теории возмущений. Однако, в данном случае прфценке влияния образующейся в канале транспортировки КДВ плазмы СВЧ-разряда на характеристики волновода целесообразно рассматривать последний как частично заполненный волновод, поскольку размеры занимаемой плазмой области становятся сравнимыми по величине с радиусом пролетного канала КДВ, при условии, что наличие плазмы СВЧ-разряда не искажает общей картины силовых линий электрстлагнитного поля в волноводе.

Разбивая внутреннюю область замедляющей структуры на несколько областей и записывая для каждой известное решение волнового уравнения при условии непрерывности тангенциальной составляющей поля на границе плазмы и цилиндрической симметрии плазмы в магнитном поле можно получить выражение для коэффициента затухания ВЧ-поля в плазле СВЧ-разряда

Злг(кКРа)-ао(ккра)7гСк№о) г

А - длина волны в волноводе; £в - фазовая скорое

' - критическое волновое

число; Ы0 и Ыл _ функции Неймана второго рода; и % - функции Бесселя первого рода; к= ^ ; г0 - радиус плазменного шнура; О- - радиус отверстия в диафрагме волновода; б - внутренний радиус волновода.

Сдвиг фазы в КДЗ с СВЧ-разрядом при тех же предположениях запишется в следующем виде:

где - длина волновода. Здесь в выражениях (I) и (2) поочи-цаемость и тангенс диэлектрических потерь являются характеристиками плазмы СВЧ-разряда в КДВ, которые можно определить через изменение добротности и сдвиг частоты однозазорного резонатора, идентичного ячейкам КДВ.

Следует отметить, что выражения (I) и (2), определяющие постоянную затухания и фазовый сдвиг, получены в предположении, что параметры плазмн СВЧ-разряда остаются неизменными вдоль оси волновода. Однако, эти отношения справедливы и для плазглы с непостоянными по длине параметрами при условии, если их изменение происходит на длине значительно большей, чем длина волны в волноводе.

Для измерения характеристик плазмы СВЧ-разряда в цилиндрическом резонаторе был разработан макет резонатора, аналогичного ячейкам КДВ в ЛУЗ десятисантиметрового диапазона. Резонатор воз- ■ буждадся

на виде колебаний Ед^д» Полученные при экспериментальной настройке значения собственной частоты fo и добротности резонатора й0 были равны (2797,5*0,1) МГц и (9,8^0,5)-Ю3, соответственно. Магнитное поле в резонаторе создавалось специ-

альными фокусирущими катушками двух типов, работавдвх как в импульсном, так и в непрерывном режиме.

В процессе экспериментальных работ были получены зависимости добротности и сдвига резонансной частоты от тока в фокусирующих катушках и от уровня вводимой в резонатор мощности для различных включений фокусирующих катушек. Блло установлено, что увеличение только Рвк в три раза (в отсутствие магнитного поля) приводит к уменьшению нагруженной добротности резонатора 0-и на и появлению сдвига частоты л /о . Наличие же магнитного поля приводит к дальнейшему уменьшению QH (до 20f22$ в случае согласного включения катушек) и увеличению ¿{о (до 150 кГц). Наибольшее изменение 6« и Afo имеет место в диапазоне токов катушек, соответствуют!ем величине индукции магнитного поля, при которой возможна реализация резонансных условий в уравнениях, описывающих поведение СВЧ-разряда. Характер данных зависимостей совпадает с полученными ранее результатами исследования СВЧ-разряда в параллельном и поперечном электрическому £ магнитном В полях на частоте 3 ГГц и свидетельствует о существенном влиянии электромагнитного поля на ЭДХ цилиндрического резонатора. Для объяснения физики данных зависимостей необходимо самосогласованное решение кинетического и волнового уравнений, которое достаточно сложно и в отсутствие магнитного поля. Воздействие же на плазму постоянного магнитного поля приводит к дальнейшему усложнению теории СВЧ-разряда. Поэтому использование только теоретических расчетов не всегда целесообразно и оправдано с точки зрения достоверности результатов.

Полученные- зависимости добротности и частоты от величины поступапцей в резонатор мощности очень близки по общему характеру к полученным в физике плазмы зависимостям коэффициента ионизации в плазме СВЧ-разряда от напряженности электрического поля в резонаторе. Это объясняется тем, что и сдвиг частоты, и изменение добротности оказываются при более глубоком анализе пропорциональными -коэффициенту ионизации, т.к. определяются через изменение активной и реактивной составлящих диэлектрической проницаемости.

Проведенные исследования зависимости сдвига резонансной частоты'и нагруженной добротности от изменения тока в фокуси-

рувдих катушках резонатора для различных давлений показали, что повышение рабочего давления в резонаторе приводит к ослаблению влияния магнитного поля на условия развития СВЧ-разряда. Это объясняется тем, что число столкновений, испытываемых электронами плазмы СВЧ-разряда в процессе их движения, при низких давлениях мало. Длина траекторий движения электронов при этом увеличивается и их устранение из объема, занятого плазмой, происходит преимущественно за счет их диффузии к стенкш с последующей рекомбинацией.

Из следование возможности использования полученных на отдельном резонаторе данных для определения влияния фокусирующего магнитного поля ЛУЭ на ЭДХ ускоряющей структуры осуществлялось посредством сравнения экс перил ентальных данных для конкретного КДВ и теоретических расчетов. Экспериментальная установка была выполнена на базе груплирователя ЛУЭ модели У-17, который является одной из базовых установок Радиационно-уско-рительного центра МИФИ.

В результате были получены экспериментальные зав каш ости выходной мощности груплирователя Рп„„ от величины тока

•ВЫХ. 1Шл. л

в фокусирующих катушках 1К для различных значений и зависимости параметра РВЫХУ^ЫХ. для различных Зк. Здесь Р^ых> - уровень ВЧ-мощности на выходе груплирователя при нулевом токе в фокусирующих катушках. Расчетные кривые были получены с использовали ел представленного выше выражения (I) для поглощения мощности плазмой СВЧ-разряда и полученных на макетная резонаторе, аналогична! ячейкал данного КДВ, экспериментальных данных. Расчет проводился для различных значений выходной мощ-' ности Р^ых> и радиуса плазменного СВЧ-разряда в волноводе °-/г0. На рис Л представлены полученные таким образом кривые для трех значений й/г0 при Р°ых> = 30 кВт.

Аналогичные экспертентальные и теоретические зависимости были получены для набега фазы в заледлявдей структуре груплирователя, обусловленного наличием в нем плазмы СВЧ-разряда. Сдвиг фазы аЧ*£ в этот случае определялся с помощью выражения (2), а также полученных на одиночном резонаторе, аналогичном ячейкал КДВ, экспериментальных данных. В результате были получены зависимости ¿Ч^ от тока в фокусирующих катушках груп-пирователя для различных значений выходной мощности и радиуса

Г0 . На рис.2 представлены расчетные кривые для трех значений 0/г при величине = 30 кВт.

Наибольшее совпадение-экспериментальных результатов с расчетными наблюдается для случая а/Го = I»8. т.е. когда диеметр плазменного шнура приблизительно вдвое меньше диаметра канала транспортиров:®. Это означает, что предположение о локализован-ности СВЧ-разряда в приосевой области КДЗ вполне правомерно,но размеры занятой плазмой области оказываются сравнимыми с диаметром отверстия в диафрагме волновода. Ход кривых в целом совпадает с данными о поведении СВЧ-разряда при воздействии на плазму постоянного магнитного поля в цилиндрическом резонаторе.

Проведенные исследования отраженной в группирователе ЛУЭ мощности Р0Тр от величины фокусирущего магнитного поля подтвердили гипотезу о поглощении ВЧ-мощности возникающей в ВДВ плазмой, поскольку максимальное значение при изменении

1К не превышало 5% от уровня выходной мощности, а качественный характер зависимости Р0Тр от аналогичен кривым на рис.1,2.. Изучение переходных процессов, возникающих при формировании плаамы СВЧ-разряда в КДВ, показало, что время, в течение которого плазма образуется в волноводе, не превышает 0,34-0,4 мксек. Следовательно, представленные выше экспериментальные результаты были получены в условиях полностью сформировавшейся плазмы.

Представленные зависимости фазового сдвига и выходной мощности группирователя близки по общему характеру к кривым зависимости добротности и частоты от тока в катушках однозазорного резонатора. Это свидетельствует об идентичности происходящих в ускоряющих структурах процессов, что позволяет определять характеристики волновода, заполненного плазмой СВЧ-разряда с пшощыо теории возмущений.

Проведенные исследования влияния величины и формы распределения фокусирующего магнитного .поля на ЭДХ ускоряющих структур легли в основу численного моделирования пространственного движения частиц в действующем ускорителе модели У-12, при работе и настройке которого был отмечен недобор энергии ускоренного пучка на выходе и получены существенные зависимости выходных параметров пучка от изменения условий фокусировки. Данный ЛУЭ представляет собой типичную одкосекционную установку с питанием от мощного магнетрона. Расчет и экспериментальное уточнение ге-

Рис. Зависимость Рам /РВых в группирователе ЛУЭ от тока катушек 1К : - теория;---эвспершент;

■-теория;----эксперимент,-

шетрии КДВ рассматриваемого варианта ЛУЭ проводились ранее по методике, не учитывающей наличие внутри волновода плазмы СВЧ-разряда с отличным от единица значением да?электрической проницаемости, приводящей к дополнительншу затуханию и фазовому сдвигу ВЧ-поля в КДЗ. Поэтому полученный вариант здаедлящей структуры ЛУЭ не реализует необходимые изменения фазовой скорости и напряженности ускоряющего поля, а, следовательно, и требуемые выходные параметры пучка ускоренных электронов.

Для расчета ускорителя с объективно существующим плазменным СВЧ-разрядом была предложена следующая методика. Первоначально определялось среднее,значение фазовой скорости per для каждой ячейки. Сдвиг фазы аф£; в каждой ячейке определялся с помощью выражения (2) и полученных на макетном резонаторе экспериментальных кривых. Прирост фазовой скорости л (3С|- , вызываемый сдвигом фазы л1Р5; , определялся по выражению

АГв1- 8 •

где Э - вид колебаний; -f3pBi/2f- коэффициент дисперсности. На следующем этапе определялось среднее значение напряженности поля для каждой ячейки по известным экспериментальным кривым. Поступающая в ячейку мощность определялась решением уравнения ■ баланса мощности с использование.! выражения (I) и полученных на макетном резонаторе данных экспериментов.

• На основе полученных зависимостей было проведено численное моделирование пространственного движения электронов для трех значений остаточного газа в камере ускорителя 10"^; I0*"S 10"^ Па. Достаточно хорошее совпадение расчетных результатов с экспериментальными подтвердило справедливость теоретических выводов и предложенной методики расчета ускорителя, заполненного плазмой СВЧ-разряда. &ло показано, что учет ряда дополнительных факторов, оставшихся вне рассмотрения в принятой модели, позволит увеличить точность расчетов не более, чам на

Таким образом, проведенные исследования показали, что при проектировании ЛУЭ с широкой регулировкой по энергии ускоренных частиц и высоким- токсм пучка целесообразно проводить предварительное полномасштабное макетирование на одиночном резонаторе,

структура которого аналогична ячейкам замедляющей структуры исследуемого ускорителя, с последующим использованием описанной в данной работе методики расчета его параметров. Это позволит повысить энергию пучка на выходе ускорителя и снизить потери ВЧ-мощности на нагрев плазмы СВЧ-разряда.

Озновные результаты работы

1. Проведен анализ процессов, происходящих в ускоряющих структурах ЛУЭ при наличии в них плазмы газового разряда для различных режимов работы ускорителя.

2. На основе анализа процессов, происходящих в залмненных плазмой СВЧ-разряда ускоряющих структурах, предложена методика определения усредненных параметров плазмы СВЧ-разряда. В соответствии с методом теории возмущений влияние плаамы с малой концентрацией электронов сводится к изменению ЭДХ ускоряющих структур. Определены границы применимости резонаторного и вол-нов одного методов.

3. Предложена методика определения влияния возникающего в резонансном объеме ЛУЭ СВЧ-разряда на характеристики ускорителя посредством полномасштабного макетирования на возбуждаемом на низшш виде колебаний однозазорном цилиндрическом резонаторе, структура которого аналогична структуре ячейки ВДВ ускорителя.

4. Разработана конструкция и изготовлен экспериментальный стенд для исследования макетного резонатора, идентичного ячей-кал ВДВ в ЛУЭ десятисантиметрового диапазона длин волн.

5. Проведено экспериментальное исследование ЭДХ однозазорного резонатора, заполненного СВЧ-разрядом, как при наличии магнитного поля, так и без него. Получены экспериментальные зависимости иаменения добротности и резонансной частоты от режима фокусировки для различных давлений остаточного газа и напряженности электрического поля в резонаторе.

6. Подучены аналитические выраяения,.описывающие изменение ЭДХ ВДВ, при введении в него плазмы СВЧ-разряда. Создан экспериментальный стенд для исследования влияния СВЧ-разряда на выходные параметры группирователя ЛУЭ десятисантиметрового диала-зона длин волн.

7. Экспериментально проверены расчетные соотношения для определения затухания ВЧ-мощности и фазового одвига в КДВ в условиях горения плаз.ш СВЧ-разряда. Проведено экспериментальное исследование отражения ВЧ-мощности от границы плазмы. Исследованы переходные процессы, происходящие в замедлявдей структуре ускорителя, при формировании в нем плазмы СВЧ-разряда.

8. Представлена и апробирована методика расчета ЛУЭ, заполненного плаз.!ой СВЧ-разряда. Посредством сравнения экспериментальных результатов с расчетными подтверждается работоспособность разработанной методики моделирования цроцессоз в уско-рявдих структурах, заполненных плазлой СВЧ-разряда.

Основные результаты, полученные в диссертации, опубликованы в работах:

1. Богданович Б.Ю., Нестерович A.B., Тюбаев М.А. Влияние плазмы ВЧ-разряда на характеристики ускоряющих структур ЛУЭ и выходные параметры пучка. М.: Препринт / МИФИ, 002-93,1993.

2. Богданович Б.Ю., Игнатьев А.П., Нестерович A.B., Сенюков

В.А., Тюбаев М.А. Влияние фокусирующего магнитного соля на электродиналические характеристики ВЧ структуры и пучка в ЛУЭ. // Тезисы докладов 12 Всесоюзного селлнара по линей-нш ускорителям заряженных частиц. Харьков. 1991. С.45.

3. Богданович Б.Й., Каретников М.Д., Нестерович A.B., Сенюков В.А., Тюбаев М.А. ^следование влияния магнитного поля на электрическую прочность цилиндрического резонатора // Тезисы докладов 12 Всесоюзного селинара по линейным ускорителям заряженных частиц. Харьков. 1991. С.45.

4. Богданович Б.Ю., Нестерович A.B., Тюбаев М.А. Магнитная изоляция круглого волновода с РЭП // Радиационно-ускорительные

■ комплексы. И.: МИФИ, 1991. C.II-I6. 51 Богданович Б. Ю. , Игнатьев А.П., Сенюков В.А., Тюбаев М.А. Способ высокочастотного питания линейного ускорителя электронов и система для его осуществления. А.с.й I52I264.

6. Богданович Б.Ю., Куевда В.В., Нестерович A.B., Тюбаев Ы.А. Исследование резонатора ЛУЭ с повышенным током пучка // Сер.: Ядерно-физические исследования (Теория и эксперимент). Вып.10(18). Харьков, 1990. С.28+30.

7. Игнатьев А.П., Тюбаев М.А. Экспериментальное исследование систем с временной ксмпрессией энергии ВЧ-поля генератора