Динамика релятивистского электронного пучка в узком плазменном канале в режиме ионной фокусировки

• Автор: Зеленский, Александр Григорьевич
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 136 с. : ил.

1. МЕТОД КИНЕТИЧЕСКИХ УРАВНЕНИЙ ЕЛАСОВА-БШЬЦМАНА В ЗАДАЧАХ ДИНАМИКИ РЕЛЯТИВИСТСКИХ ЭЛЕКТРОННЫХ ПУЧКОВ В ГАЗОПЛАЗМЕННЫХ СРЕДАХ. ЗАДАЧА ОБ ЭВОЛЮЦИИ РАДИАЛЬНЫХ ВОЗМУЩЕНИЙ РЕЛЯТИВИСТСКОГО ЭЛЕКТРОННОГО ПУЧКА (РЭП) В ПОЛЕ ЗАРЯЖЕННОЙ НИТИ С УЧЁТОМ ЭФФЕКТОВ МНОГОКРАТНОГО РАССЕЯНИЯ И ФАЗОВОГО ' ПЕРЕМЕШИВАНИЯ
1.1. Метод кинетических уравнений Власова-Больцмана с самосогласованным полем в задачах динамики РЭП в плазменном канале
1.2. Уравнение для среднеквадратичного радиуса пучка. Уравнение огибающей
1.3. Задача об эволюции радиальных возмущений РЭП в линейном приближении с учётом эффекта многократного рассеяния, фазового перемешивания в поле узкой заряженной нити
Заключение к Главе
2. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТРАНСПОРТИРОВКИ РЭП В ПЛАЗМЕННШ КАНАЛЕ В РЕЖИМЕ ИОННОЙ ФОКУСИРОВКИ
2.1. Необходимые физические условия транспортировки РЭП в режиме ионной транспортировки
2.2. Численное моделирование транспортировки РЭП в плазменном канале в режиме ионной фокусировки с учётом собственных электромагнитных полей
2.3. Динамика релятивистского пучка в режиме ионной фокусировки при наличии рассеивающей фоновой среды с учётом собственных электромагнитных полей
КА'
Заключение к Главе
3. ДИНАМИКА ИОННОЙ ШЛАНГОВОЙ НЕУСТОЙЧИВОСТИ РЕЛЯТИВИСТСКОГО
ЭЛЕКТРОННОГО ПУЧКА
3.1. Физический механизм возникновения ионной шланговой неустойчивости
3.2. Задача об ионной шланговой неустойчивости РЭП в поле

узкого ионного канала
3.3. Численное моделирование развития ионной шланговой неустойчивости РЭП, распространяющегося по кусочно - прямолинейному плазменному каналу
3.4. Трёхмерное моделирование ионной шланговой неустойчивости РЭП методом "крупных" частиц
Заключение к Главе 3
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ
Актуальность темы. В настоящее время релятивистские электронные пучки (РЭП) находят широкое применение в различных областях науки и техники таких как:
- разработка и создание новых типов ускорителей заряженных частиц [1 - 8];
- решение проблемы инерционного управляемого термоядерного синтеза [2, 9 - 11];
- разработка мощных источников электромагнитного излучения, в тем числе лазеров на свободных электронах [12-14];
- диагностика газа и плазмы с помощью электронных пучков [15, 16];
- создание на основе РЭП плаэмохимических реакторов [17-19];
- создание средств радиационной очистки промышленных отходов [5, 7, 20].
В последнее время открылись широкие перспективы использования пучков заряженных частиц в космических исследованиях. В частности, осуществлены эксперименты по зондированию ионосферы и магнитосферы Земли с помощью электронных пучков, инжектируемых с борта высотных ракет и спутников [21, 22]. Также обоснована и показана принципиальная возможность использования пучков заряженных частиц для создания средств дистанционного химического анализа поверхностных пород безатмосферных небесных тел [23].
Одним из главных вопросов при использовании релятивистских пучков заряженных частиц (помимо их получения) является вопрос о транспортировке пучков в различных газоплазменных средах.
Транспортировка пучка должна происходить с заданными параметрами в устойчивом режиме и с минимальными потерями. Различные

лученные результаты хорошо сошасуются с результатами работ [63, 87].
2.3. Динамика релятивистского электронного пучка в режиме ионной фокусировки при наличии рассеивающей фоновой среды с учётом собственных электромагнитных полей
Теперь перейдём к рассмотрению задачи о транспортировке РЭП в режиме ионной фокусировки в случае, когда в динамике пучка существенную роль играет эффект рассеяния электронов пучка в столкновениях с нейтральными частицами фонового газа.
Аналитические решения данной задачи в явном виде можно получить только в некоторых случаях. Поэтому численные метода, наряду с экспериментальными, являются наиболее приемлемыми для данного класса задач.
Рассмотрим в декартовой системе координат релятивистский аксиально-симметричный электронный пучок, который распространяется в однородной рассеивающей среде с плотностью пр в поле узкого плазменного канала вдоль оси г.
Смещение между осями пучка и канала составляет величину е. В силе остаются предположения, выдвинутые в предыдущем разделе относительно свойств пучка и канала.
Релятивистский электронный пучок моделировался набором "крупных" частиц. В этом случае уравнение движения часшииы (2.11) принимает вид: