Про особливості збудження відкритих магнітоактивних хвилеводів
Анотація
Показано, що в об’ємі відкритого хвилеводу кожен електрон-осцилятор, що обертається в постійному магнітному полі, здатний генерувати хвилю TE, для якої цей хвилевід прозорий. Ефективність генерації визначається швидкістю інжекції електронів і їх поздовжньою швидкістю вздовж осі хвилеводу. Вибрано режим генерації поля поблизу частоти відсічення з низькою груповою швидкістю, порівнянною з поздовжньою швидкістю інжектованих електронів. При цьому поперечна швидкість електронів значно перевищує їх поздовжню швидкість і групову швидкість хвилі. За відсутності відбиття поля від кінців хвилеводу кожен електрон вносить свій внесок у сумарне поле випромінювання, тобто можна вважати, що генерація поля відбувається в режимі надвипромінювання. Показано, що сумарне поле електронного потоку здатне утворювати резонаторне поле, яке складається з двох хвиль, що поширюються назустріч одна одній за рахунок навіть часткового відбиття від кінців хвилеводу. При малому відбитті полів від торців і малій дрейфовій швидкості електронів, що обертаються, домінує режим надвипромінювання, подібно до випадку збудження повністю відкритого хвилеводу. У разі помітного відбиття полів від торців системи при відносно високій швидкості їх поздовжньої інжекції відбиті поля значно перевищують сумарне поле випромінювачів і формується традиційний режим генерації поля хвилевідного резонатора. На площині «поздовжня швидкість руху – коефіцієнт відбиття» представлені зони, де домінує генерація резонаторного поля або генерація в умовах надвипромінювання. Розглянуто два випадки: коли відбиті хвилі утворюються тільки за рахунок відбиття від торців, а також коли враховується вплив активної зони електронів на відбиті хвилі в об'ємі хвилеводу. Суттєво, що середня амплітуда сумарного поля випромінювання частинок змінюється незначно для всіх розглянутих типів генерації. Резонансні ефекти при відбиванні від торців призводять до значного збільшення амплітуди поля хвилеводу.
Завантаження
Посилання
J.W. Lord Rayleigh, “On Electrical Vibrations and the Constitution of the Atom,” Philoso phical magazine, Volume 6th ser. 11, 117–122 (1906).
A.V. Gaponov, M.I. Petelin, and V.K. Yulpatov, “The induced radiation of excited classical oscillators and its use in high-frequency electronics,” Sov. Radiophysics and Quantum Electronics, 10, 794–813 (1967).
Ya.B. Fainberg, “Plasma electronics,” Uкr. Phis, J. 23(11), 1885–1901 (1978).
A.I. Akhiezer, I.A. Akhiezer, R.V. Polovin, A.G. Sitenko, and K.N. Stepanov, Plasma Electrodynamics, Linear Theory, vol. 1, (Pergamon Press, Oxford-New York, 1975) (International Series of Monographs in Natural Philosophy, vol.68).
A.I. Akhiezer, I.A. Akhiezer, R.V. Polovin, A.G. Sitenko, and K.N. Stepanov, Plasma Electrodynamics, Nonlinear theory and fluctuations, vol. 2, (Pergamon Press, Oxford-New York, 1975) (International Series of Monographs in Natural Philosophy, vol. 69).
V.A. Buts, A.N. Lebedev, and V.I. Kurilko, The Theory of Coherent Radiation by Intense Electron Beams, (Springer Berlin Heidelberg New York, 2006).
V.A. Balakirev, N.I. Karbushev, A.O. Ostrovsky, and Yu.V. Tkach, Theory of Cherenkov's Amplifiers and Generators on Relativistic Beams, (Naukova Dumka, Kyiv, 1993).
J. Weiland, and H. Wilhelmsson, Coherent non-linear interaction of waves in plasmas, (Pergamon Press, 1977).
A. Dattner, “Resonance densities in a cylindrical plasma column,” Phys. Rev. Lett. 10, 205 (1963). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.10.205
A. Nordsieck, “Theory of large signal behavior of travelingwave amplifiers,” Proc. IRE, 41(5), 630–631 (1953).
V.A. Buts, “Stabilization of classic and quantum systems,” PAST, roblems of atomik science and technology, 6(82), 146–148 (2012). https://vant.kipt.kharkov.ua/ARTICLE/VANT_2012_6/article_2012_6_146.pdf
G.M. Zaslavsky, “Chaos, fractional kinetics, and anomalous transport,” Phys. Rep. (371), 461-580 (2002). https://doi.org/10.1016/S0370-1573(02)00331-9
E.V. Poklonskiy, et al., “On the development of super-radiation in noise condition,” PAST, 3(151), 84-86 (2024). https://doi.org/10.46813/2024-151-084
E.V. Poklonskiy, et al., “On the wave generation in a magnetoactive waveguide,” PAST, 5(153), 87-91 (2024). https://doi.org/10.46813/2024-153-087
V.M. Kuklin, “The latest developments of the our Scientific Group of Kharkov University,” PhysicalScience& Biophysics Journal (PSBJ) USA, 6(2), (2022). https://doi.org/10.23880/psbj-16000218
A.B. Kitsenko, and I.M. Pankratov, “Nonlinear stage of interaction of a flow of charged particles with plasma in a magnetic field,” Sov. Plasma Physics, 4(1), 227–234 (1978).
V.M. Kuklin, Selected chapters (theoretical physics), (V.N. Karazin KhNU, Kharkiv, 2021). http://dspace.univer.kharkov.ua/handle/123456789/16359
A.G. Zagorodniy, P.I. Fomin, and A.P. Fomina, “Superradiation of electrons in a magnetic field and a nonrelativistic gyrotron,” NAS of Ukraine, (4), 75–80 (2004).
P.I. Fomin, and A.P. Fomina, “Dicke Superradiance on Landau Levels,” PAST, (6), 45-48 (2001). https://vant.kipt.kharkov.ua/ARTICLE/VANT_2001_6/article_2001_6_45.pdf
Авторське право (c) 2025 Є.В. Поклонський, В.М. Куклін
Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
