Скачати повний текст

Вивчено питання взаємодії та поширення хвиль у магнітосферах пульсарів і системах із плазмово-пучковою нестійкістю (ППН). Розглянуто процеси лінійної трансформації, індукованого розсіювання та трихвильової взаємодії хвиль у магнітосферах пульсарів. Розраховано їх вплив на можливість виходу випромінювання назовні. Досліджено вплив різноманітних типів неоднорідностей плазми на розвиток пучкової нестійкості. Розглянуто великомасштабні неоднорідності (ВКБ наближення) та дрібномасштабні осциляторні неоднорідності. Окремо описано поводження хвиль у разі проходження точки повороту на межі області ППН і розвиток ППН у періодично неоднорідній плазмі. Розв'язано задачу про самоузгоджену взаємодію хвиль і неоднорідностей в обмеженій системі в ППН (наприклад, НВЧ-підсилювачі), в якій виявлено виникнення розподіленого зворотного зв'язку і, як наслідок - робота системи в автомодуляційному режимі.

  Скачати повний текст

Досліджено динаміку модульованого електронного пучка в бар'єрах однорідної та неоднорідної закритичної плазми за допомогою комп'ютерного моделювання методом макрочастинок. Розв'язано початково-граничну задачу в одно- та двовимірній геометрії. Досліджено конкуренцію між резонансною та сигнальною (на частоті модуляції) модами плазмово-пучкової системи. Вивчено вплив на динаміку пучка та взаємодію між сигнальною та резонансною модами плазмово-пучкової системи таких параметрів як глибина початкової модуляції пучка та густина його струму. Визначено діапазони густин струмів пучка, що відповідають різним режимам плазмово-пучкової турбулентності, та виявлено ряд характерних особливостей поведінки плазмово-пучкової системи для кожного з них. Досліджено взаємодію між модами плазмово-пучкової системи залежно від форми плазмового бар'єра, в якому рухається пучок. Показано, що спектр власних коливань плазмово-пучкової системи, які збуджуються пучком за поширення в неоднорідному плазмовому бар'єрі та конкурують із сигналом на частоті модуляції, змінюється в просторі та залежить від форми бар'єра. Досліджено вплив поперечної обмеженості пучка на його динаміку в плазмі. Відзначено декілька нових в порівнянні з одновимірним випадком ефектів (фокусування, філаментація, розбухання пучка).

  Скачати повний текст

Досліджено питання взаємодії заряджених частинок та електромагнітних полів у пучкових та плазмових системах, а також проблеми впливу флуктуацій на дані процеси. На рівні взаємодії окремих частинок з електромагнітним полем досліджено нестійкість електронного пучка в резонаторі (монотронна нестійкість), визначено її фізичні механізми. Шляхом числового моделювання в межах самоузгодженої моделі досліджено процес збудження коливань немодульованим електронним пучком у короткому резонаторі повільної хвилі з лінійною дисперсією. Визначено динаміку амплітуд власних коливань та динаміку частинок у фазовому просторі. Проведено порівняльний аналіз отриманих результатів з відомими стосовно хвилеводної системи. Для зарядженої частинки, що прискорюється в серфотроні, визначено стаціонарні фази її руху, а також стійкість цих фаз та вплив флуктуацій амплітуди та фази хвилі на їх стійкість. Розроблено ефективний алгоритм визначення інкремента пучкової нестійкості в плазмово-спіральній уповільнювальній структурі за умов неприйнятності першого наближення метода збурювань, який застосовано для конкретних розрахунків. З'ясовано необхідні умови істотного збільшення інкремента флуктуаційної нестійкості в системі з двох зв'язаних осциляторів, один з яких підданий мультиплікативним флуктуаціям.

  Скачати повний текст

Проведено комплексне дослідження джерела негативних іонів водню з відбитковим розрядом. Вперше розроблено теорію, яка найбільш повно враховує усі суттєві фізичні процеси, що відбуваються у такому джерелі. Вивчено вплив питомої потужності, що вводиться у розряд, і тиску в джерелі на його основні характеристики. Пояснено відмінності у швидкості зростання концентрації негативних іонів водню для різних розрядних струмів. На підставі вивчення часових залежностей концентрацій плазмових компонент зроблено висновок про можливість збільшення концентрації негативних іонів під час роботи джерела в імпульсно-періодичному режимі. Вперше одержано розподіл компонент у проміжку між розрядною колоною та анодом, який для негативних іонів має суттєво немонотонний характер, що обумовлює існування оптимального співвідношення між радіусами розрядної колони та аноду. Досліджено вплив цезію на процеси в джерелі негативних іонів водню. На підставі експериментальних даних і теоретичних розрахунків встановлено, що у разі додавання в розряд цезію основна частина негативних іонів утворюється не в об'ємі джерела, а на його поверхні.

  Скачати повний текст

Теоретично досліджено нелінійні процеси в плазмовій лінзі (ПЛ), яка використовується як пристрій, що керує пучками іонів. Розглянуто градієнтні нестійкості, притаманні плазмооптичним пристроям: дрейфову, обумовлену простровою неоднорідністю магнітного поля в плазмооптичному середовищі плазмової лінзи; поздовжню, обумовлену поздовжньою керуючого електричного поля вздовж розповсюдження компенсованого іонного пучка. Вивчено умови оптимального проходження компенсованого іонного пучка у ПЛ та у разі його подальшого транспортування. Визначено, що прострова неоднорідність магнітного поля призводить до появи у плазмовому середовищі лінзи стійких вихорових структур, розмір яких є порівняльним з розміром лінзи, оцінено швидкість переміщення та частоту обертання вихорів. Показано, що їх частота значно більша у порівнянні з частотою початкового азимутального збурення. Одержано диференціальне рівняння, яке описує просторову еволюцію малих збурень змінної густини струму пучка на будь-якій частоті з урахуванням неоднорідності густини пучка та плазми вздовж напрямку розповсюдження пучка, а також його аналітичні та числові розв'язки для конкретних прикладів, що близькі до експериментальних. Розглянуто умови виводу компенсованого іонного пучка на квазібриллюенівську орбіту та продемонстровано ефективність використання ПЛ з метою проведення дослідження.

  Скачати повний текст

Теоретично досліджено перехідне випромінювання (ПВ) за умов, що виникають під час проведення космічних пучково-плазмових експериментів. Розглянуто власні та квазівласні хвилі різкої межі вакуум-анізотропна плазма та перехідне випромінювання на цій межі. Досліджено різні механізми ПВ вістлерів у разі інжекції модульованого електронного пучка в іоносферну плазму, зокрема, можливості резонансного перехідного випромінювання вістлерів. Визначено особливості ПВ від фронтів електронного пучка, а також просторову селекцію цього випромінювання за частотами.

  Скачати повний текст

Експериментально показано, що збільшення параметрів іонних пучків можливе у ході формування та прискорення їх у плазмі індукційними електричними полями з використанням магнітного поля гострокутної геометрії - магнітного "каспу". Доведено, що в електронних прискорювачах прямої дії важливим є питання узгодження розряду генератора імпульсних напруг на нелінійне навантаження - вакуумний діод з холодним вибухово-емісійним катодом. Показано, що існує вузький діапазон параметрів джерела живлення та вакуумного діода, за яких можлива ефективна передача енергії від джерела в енергію пучка. Встановлено ряд нових ефектів і закономірностей у процесі взаємодії даних пучків з плазмою, твердим тілом і рідиною. Зазначено, що позитивно заряджені краплі можуть сприяти збудженню нових ектонів у сильнострумовому вакуумному розряді. Зареєстровано формування сильнострумового електронного мікросекундного пучка у каналі потужного дугового розряду атмосферного тиску у результаті впливу додаткового імпульсу високої напруги. Експериментально підтверджено основні положення теорії тривимірної релаксації електронних та іонних пучків у плазмі. Ідентифіковано типи коливань, які призводять до тривимірної релаксації - косі плазмові коливання. Здійснено збудження акустичних структур - резонаторів і хвилеводів пучками заряджених частинок, встановлено механізми їх збудження. Запропоновано новий спосіб генерування інтенсивних низькочастотних гідроакустичних імпульсів, які грунтуються на інжекції потужних потоків заряджених частинок у рідину.

  Скачати повний текст

Створено експериментальний стенд колективного прискорювача іонів, що складається з сильнострумового імпульсного електронного прискрювача, який базується на магніто-ізольованому діоді та генерує трубчастий сильнострумовий релятивістський електронний пучок (СРЕП), з системи плазмових гармат для зовнішньої інжекції плазми в область віртуального катоду з просторово-періодичного магнітного поля, призначеного для просторової модуляції СРЕП. Одержано прискорення іонів плазми електричним полем віртуального катоду, потік яких є інжектором в основну секцію, де прискорення здійснюється хвилею просторового заряду, що виникає під час модуляції СРЕП у часі та у просторі. Часова модуляція СРЕП (частота 46 МГц і глибина 10 %) здійснюється віртуальним катодом, електричне поле якого осцилює у часі за періодичної компенсації об'ємного заряду іонами інжектованої плазми. Модуляція СРЕП у просторі (період 6 см і глибина 12 %) відбувається під час його транспортування у зовнішньому просторово-періодичному магнітому полі. Параметри пучка іонів, доприскорених в основній секції полем хвилі просторового заряду СРЕП мають певні значення, а саме: енергія - 1 500 кеВ, струм - 30 А, тривалість імпульсу - 40 нсек. За цього збільшується число періодів просторової модуляції з 6-ти до 9-ти, призводить до зростання енергії іонів з 680 кеВ до 1 500 кеВ, тобто енергія зростає пропорційно довжині прискорення.

  Скачати повний текст

Дисертацію присвячено проблемі розвитку динамічного хаосу в плазмових і пучкових системах під час взаємодій типу хвиля - хвиля та хвиля - частинка. Одержано критерій розвитку динамічного хаосу під час слабонелінійної взаємодії хвиль. Показано, що модифікований розпад є стохастично нестійким. Продемонстровано можливість керування функцією розподілу заряджених частинок за енергіями в умовах розвинутого динамічного хаосу при взаємодії типу хвиля - частинка. Знайдено умови "необмеженого" стохастичного прискорення заряджених частинок полем регулярної електромагнітної хвилі у зовнішньому магнітному полі. Показано, що за авторезонансу стохастична нестійкість не розвивається. Досліджено збудження коливань у короткому резонаторі повільних хвиль електронним пучком, а також стохастизацією коливань в замагніченому пучково-плазмовому хвилеводі під дією зовнішнього монохроматичного поля.

  Скачати повний текст