Нелинейные колебательные процессы в электронных потоках с виртуальным катодом : влияние ионизации газа, заполняющего пространство дрейфа; встречные электронные потоки

• Автор: Филатов, Роман Андреевич
• Шифр специальности: 01.04.03, 01.04.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 152 с. : ил.

Оглавление
Введение

1 Нелинейные колебательные процессы в диодном промежутке

с заполнением нейтральным газом

1.1 Введение

1.2 Исследуемая модель и схема численного моделирования

1.3 Диод Пирса с тормозящей разностью потенциалов без заполнения нейтральным газом

1.4 Колебания и динамика виртуального катода в присутствие нейтрального газа

1.5 Теоретическое исследование импульсной генерации в электронном потоке с ВК в ионном фоне
1.6 Характеристики импульсной генерации в диоде Пирса в зависимости от параметров системы
1.7 Выводы
2 Исследование колебательных процессов в электронном потоке с ВК в пространстве дрейфа с газовым заполнением в рамках двумерного моделирования
2.1 Введение
2.2 Исследуемая модель

2.3 Результаты исследования физических процессов в электронном потоке с ВК с учетом ионизации газа в двумерном приближении
2.4 Исследование влияния положительных ионов на характеристики выходного излучения электронного потока с виртуальным катодом
2.5 Выводы
3 Исследование физических процессов и особенностей образования электронных структур в системе двух встречных потоков в режиме образования виртуальных катодов
3.1 Введение
3.2 Описание исследуемой системы. Математическая модель и схема численного моделирования
3.3 Неустойчивость симметричного состояния системы двух встречных электронных потоков
3.4 Переход к нестационарной динамике. Механизм формирования виртуальных катодов в двухпотоковой системе
3.5 Исследование пространственно-временных хаотических режимов динамики электронной плазмы в двухпотоковой системе с двумя направленными навстречу друг другу электронными потоками, в каждом из которых формируется виртуальный катод
3.6 Заключение
Заключение

Введение
Актуальность исследуемой проблемы.
Изучение нелинейных колебательных процессов в электронно-волновых и пучково-плазменных системах является одним из актуальных вопросов современной радиофизики и физической электроники. Фундаментальная значимость данных исследований определяется тесной связью с таким важными и актуальными проблемами нелинейной физики как образование диссипативных структур и пространственно-временной хаос в нелинейных активных средах [1-10].
Классическими примерами распределенных радиофизических автоколебательных систем со сложной динамикой являются приборы сверхвысокочастотной (СВЧ) вакуумной и плазменной электроники [5,11-13]. Следует отметить, что способность различных электронных приборов СВЧ-электроники демонстрировать сложное нерегулярное поведение была обнаружена еще в 70-е годы XX-го столетия [14-18]. На сегодняшний день имеется немало работ, посвященных математическому и физическому моделированию подобных систем. Наибольшее внимание уделялось таким приборам, как лампа обратной волны [16,18,19], лампа бегущей волны с запаздывающей обратной связью [14], лазеры на свободных электронах [20-22], гироприборы [23], приборы с виртуальным катодом (виркаторы) [24-26].
Фундаментальная задача исследования различных неустойчивостей и колебательных процессов в пучково-плазменных системах тесно связано с та-

линия) на рис. 1.3 определяется аналитической формулой (1.8) для границы апериодичной Бурсиановской неустойчивости [73].
а(Д ?) = 7?(1 + (1.8)
Кривая 1 не может достичь значения а = 0 в силу устойчивости этой области, однако эта кривая была продолжена, для того чтобы разделить области Т и б', которые отвечают различным устойчивым режимам (пунктирная линия).
Когда торможение пучка отсутствует (Ду> = 0), критическое значение параметра Пирса при которых в системе возникает нестационарный ВК равно кр = 4/3 [73] (на рис. 1.3, это значение аст отмечено стрелкой). С увеличением тормозящего потенциала Д Кривая 2 на рис. 1.3 соответствует значениям управляющих параметров, при которых в системе происходит подавление колебаний, и возникает стационарный ВК, отражающий все инжектированные электроны. Этот режим, отмеченный символом 5 на рис. 1.3, соответствует сильному торможению электронного потока и может быть описан аналитически при помощи стационарной теории электронного потока со сверхкритическим током (см. напр. [145]).
В областях, отмеченных символами Р, <5 и С на рис. 1.3, наблюдаются различные характерные режимы колебаний в электронном пучке с виртуальным катодом. Из анализа карты режимов можно сделать вывод, что с ростом тормозящего потенциала в системе наблюдается последовательная смена колебательных режимов в пучке с виртуальным катодом. Рассмотрим эти режимы более подробно.