Исследование генерации и распространения короткоимпульсного электромагнитного излучения

• Автор: Петров, Петр Витальевич
• Шифр специальности: 01.04.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Снежинск
• Количество страниц: 210 с. : ил.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ГЛАВА I. ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ГЕНЕРАЦИИ КОРОТКОИМПУЛЬСНОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
1 1 Расчетно-аналитическая модель электронной эмиссии под действием гамма- и РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

111 Зависимость выхода вторичных электронов от толщины мишени

112 Интегральные параметры электронной эмиссии

113 Спектрально-угловые распределения вторичных электронов

1 2 ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ГЕНЕРАЦИИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ И ДИНАМИКИ

ЭЛЕКТРОНОВ

121 Основные уравнения

122 Численные модели

123 Двумерная самосогласованная модель

12 4 Одномерная самосогласованная модель
125 Трехмерная электродинамическая модель
1 3 МОДЕЛИРОВАНИЕ ВОЗБУЖДЕНИЯ ТОКОВ И НАПРЯЖЕНИЙ В ЭКРАНИРОВАННЫХ КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЯХ
131 Численная модель
13 2 Оценка параметров модели для широкополосных электромагнитных сигналов
14 ВЫВОДЫ. .
ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЯ ВТОРИЧНЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ЭФФЕКТОВ В ТИПОВОМ КОСМИЧЕСКОМ АППАРАТЕ
2.1 Параметры внешнего воздействия
2 2 Расчет электромагнитного импульса, генерированного в космическом аппарате под
ДЕЙСТВИЕМ РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
2 21 Модели объекта
2 2 2 Параметры электронной эмиссии
2 2 3 Расчет электромагнитных полей в одномерной постановке
22 4 Моделирование генерации электромагнитного излучения у поверхности космического
аппарата в двумерной постановке
2 2 5 Моделирование электромагнитных полей в трехмерной постановке
2 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ВНУТРЕННЕГО ЭЛЕКТРОМА1 НИТНОГО ИМПУЛЬСА
2 31 Расчет эволюции электромагнитного поля в полости с воздухом при нормальном
давлении
2 32 Оценка электромагнитных паводок в кабельной линии
2 4 ВЫВОДЫ

ГЛАВА 3. СВЕРХШИРОКОПОЛОСНЫЙ ФОТОЭМИССИОННЫЙ источник НАПРАВЛЕННОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ СВЧ-ДИАПАЗОНА
31 Введение
3 2 Исследование т шрации электромагнитного излучения сверхсветовым импульсом тока в предельных режимах
321 Аналитическая модель формирования излучающего диполыюго слоя
3 2 2 Численное моделирование динамики дипольного сзоя при высокой скорости изменения фотоэмиссионного тока
3 2 3 Расчет электромагнитных полей
3 3 Сравнение теоретических результатов с данными эксперимента
33 1 Постановка эксперимента
3 3 2 Результаты экспериментов
3 3 3 Моделирование параметров сверхсветового источника
3 3 4 Анализ экспериментальных данных и сравнение с результатами моделирования
3 4 ВЫВОДЫ
ГЛАВА 4. ФОРМИРОВАНИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ В СВЕРХРАЗМЕРНЫХ ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ И МОДЕЛИРОВАНИЕ МАЗЕРА НА СВОБОДНЫХ ЭЛЕКТРОНАХ С ЛЕНТОЧНЫМ ЭЛЕКТРОННЫМ ПУЧКОМ
41 Введение
4 2 Теория одномерных брэгговских решеток планарной геометрии
4 21 Уравнение для магнитного поля
4 22 Построение оператора сопряжения для прямоугольной гофрировки
42 3 Аназитическое решение для одномодового рассеяния на узком гофре
42 4 Расчеты коэффициентов отражения одномерных брэгговских решеток
4 2 5 Моделирование взаимодействия ЭМ излучения с брэгговскими решетками в
сверхразмерных структурах во временном представлении
4 3 моделирование ГЕНЕРАЦИИ СВЧ-ИЗЛУЧЕНИЯ в мазере на свободных электронах с распределенной обратной связью
4 4 Выводы
ГЛАВА 5. МОДЕЛИРОВАНИЕ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИМПУЛЬСА В НЕОДНОРОДНЫХ СРЕДАХ ДЛЯ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
51 Введение
5 2. Описание метода
521 Постановка задачи
5 22 Разностные уравнения
52 3 Программа ОЕМС
5 3 Расчеты электромагнитных полей в неоднородной среде
5 31 Точечный магнитный диполь вблизи границы раздела двух изотропных сред с
постоянными электрофизическими параметрами
5 3 2 Точечный магнитный диполь на оси скважины в проводящей среде

5 3 3 Точечный магнитный диполь в скважине, пересекающей под некоторым углом гранту раздела двух сред
5 4. Моделирование отклика кольцевой токовой антенны при проведении
ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО КАРОТАЖА В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ
5 5 Влияние конечных размеров ьура для случая двухслойной среды
5 6 Использование временной формы импульса для определения проводимости среды
5 7. Выводы. ... .
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

математических моделей использовалась как для расчетов ВЭМЭ, так и для моделирования генерации СВЧ независимо от конкретной схемы генератора.
Основные упрощения связаны с уменьшением тем или иным способом числа независимых переменных в описании ЭМ полей и функции распределения электронов или переходом к функционалам от функции распределения электронов и полей. Рассмотрим последовательно возможные приближения, связанные с сокращением числа переменных в уравнениях (1.5)-(1.7) или их преобразованием.
Время /.
Как правило, классическая теория работы СВЧ-генераторов рассматривает периодические процессы, и для представления ЭМ полей и плотности электрического тока используется спектральное разложение по монохроматическим волнам [49-54,57,59]. Этот подход порожден стремлением заменить в системе (1.5)-(1.6) частное дифференцирование по времени более удобной алгебраической операцией, что и осуществляется преобразованием Фурье. В физической интерпретации такая процедура приводит к переходу от исследования динамического развития системы во времени к рассмотрению ее взаимодействия с монохроматическим ЭМ полями, что существенно упрощает задачу, хотя бы из-за простого уменьшения размерности. Наиболее эффективно такой пространственно-частотный подход работает в тех задачах, где для ЭМ поля удается выделить резонансную часть и рассматривать все остальные составляющие как фоновые с теми или иными упрощениями. Выделение основной частоты процесса и предположение о том, что характерные времена пролета электронов через систему существенно превышают период ЭМ волны, позволяет записать усредненные уравнения для движения электронов в поле резонансной ЭМ волны, то есть предполагается, что процесс генерации излучения носит квазистатический характер. Спектральный метод был использован при расчете ЭМИГС от движения заряженных частиц вблизи проводящих объектов простой формы [133,134] и ВЭМИ в резонансных структурах [135].
Основной недостаток использования спектрального подхода для исследований широкополосного ЭМИ заключается в самой его природе - выделении группы частот, на которых и для которых проводится исследование взаимодействия заряженной плазмы с излучением, что для реальных систем, имеющих сложную форму и структуру, вряд ли возможно Кроме этого, по своей природе ЭМИ является переходным процессом - в начальный момент времени, как правило, поля и токи отсутствуют, а с началом облучения они интенсивно изменяются во времени и пространстве. На этом фоне достаточно тяжело, а в ряде случаев, например, при генерации ЭМИ в условиях ограничения тока