Нелинейная динамика волн, возбуждаемых плотным пучком электронов в ограниченной плазме

• Автор: Панин, Владимир Алексеевич
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 180 c. : ил

ГЛАВА I УСИЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН В ПЛАЗМЕННОМ

ВОЛНОВОДЕ С СИЛЬНОТОЧНЫМ ПУЧКОМ

§1.1 йгаод основных нелинейных уравнений плазменно-пучкового взаимодействия в

волноводе

§1.2 Теория возмущений по параметру тока.

Тонкий пучок в плазменном волноводе

§1.3 Эффект расслоения сильноточного пучка в

плазменном волноводе

ГЛАВА II ТРЕХВОЛНОШЕ ПРОЦЕССЫ В ПЛАЗМЕННОМ ВОЛНОВОДЕ

С ТОНКИМ ПУЧКОМ

§11.1 Классификация трехволновых процессов в

плазменно-пучковом волноводе
§11.2 йгеод нелинейных уравнений трехволнового взаимодействия
§11.3 Разложение по степеням поля /квадратичная нелинейность/ и линейное приближение
§11.4 Нелинейная динамика трехволнового
взаимодействия
§11.5 Разложение по степеням поля более высокого порядка /кубичная нелинейность
ГЛАВА III РЕЛАКСАЦИЯ ПУЧКОВОЙ НЕУСТОЙЧИВОСТИ
§111.1 Четыре механизма насыщения пучковой неустойчивости и результаты их численного анализа
§111.2 Квазикинетическое моделирование
нелинейной динамики пучковых неустойчивостей
§111.3 Аналитическая теория резонансного
распада в системе с плотным пучком
§111.4 Аналитическое исследование апериодической пучковой неустойчивости в
плазме
§111.5 Рамановский плазменный генератор на
кабельной волне
ЗАКЛЮЧЕНИ Е
ЛИТЕРАТУРА
ТАБЛИЦЫ
ИЛЛЮСТРАЦИИ / рисунки
Теория неустойчивостей электронных пучков в плазме является бурно развивающейся областью современной физики [1-3] . Интерес к пучковым неустойчивостям определяется прежде всего их ролью при решении таких крупнейших прикладных задач, как проблема управляемого термоядерного синтеза С4Л , релятивистская СВЧ электроника [5-13] , накачка газовых лазеров М , ускорение тяжелых частиц [14-16] и передача энергии на большие расстояния [17] . Одним из новых и бурно развивающихся направлений в физике электронных пучков является сильноточная плазменная СВЧ электроника [18-21] . Это направление связано с разработкой сверхмощных источников электромагнитного излучения СВЧ диапазона.
Принцип действия плазменных источников электромагнитного излучения основан на явлении пучковой неустойчивости [22,23] и заключается в отборе и передаче кинетической энергии электронов пучка собственным колебаниям плазмы [22,24-25] . Вце в работах Я.Б.Файнберга были заложены основные принципы как плазменной электроники [19,25-28] , так и плазменных методов ускорения заряженных частиц [29-34]
Сильноточная плазменная СВЧ электроника обладает рядом преимуществ перед вакуумной электроникой [2,18-19] . Оода входит нейтрализация заряда и тока пучка, плавная перестройка частоты излучения путем изменения плотности плазмы и возможность продвижения все в более и более коротковолновую область генерируемых колебаний. Одним из важнейших преимуществ является возможность нейтрализации заряда и тока пучка [35-3б] , что приводит в итоге к повышению /на порядок и более/ мощности выходного электромаг-

Из системы уравнений (2.2.14) , используя (2.2.16) и (2.2.17) , получаем следующие интегралы:
< Рь> + СТ М = ^ WiO ,
(2.2.18)
К Рь) ~ Wp> ^р*° >
Wot U/p W^o . U/fio
GcU 6
Это соотношения Мэнли-Роу [iTSj . Из первых двух соотношений, с
учетом равенства Ко = Кг»£ — Кг/J » следует закон сохранения
импульса
К Рь) + Pi +■ Р|1 = Prfo +- Рро . (2.2.19)
Кроме того, из (2.2.18) , с учетом равенства СО*- СОр = К0и±-Пь, следует также закон сохранения энергии
дЛ "+" л/р +" Wb — Wet о И- VVpo . (2.2.20)
Здесь
Wb = U. < Рь> ± < Рь> . (2.2.21)
Величина 6L < Рь> определяет направленное изменение энергии пучка, так как всегда имеет определенный знак. Причем, Ы. < Рь) в быстрой волне и меньше нуля в медленной. Поэтому второе слагаемое в (2.2.21) положительно и его можно интерпретировать как разогрев. В силу неравенств (2.2.1) второе слагаемое в(2.2.21) существенно меньше первого. Кроме того, в условиях противоположных (2.1. IX) COi-(х)(ь — Ко U, и разогрев отсутствует. Если гово-рить более строго - разогревный эффект при -to является превышением точности.
Энергии волн в плазменном волноводе всегда положительны, то есть Л/и,р> >0 . Отсюда и из (2.2.16) следуют полезные