Effect of the Plasma Density on the Generation Efficiency and Changes in the Spectrum of a Plasma Relativistic Microwave Generator

S. E. Andreev; Андреев С. Е.; I. L. Bogdankevich; Богданкевич И. Л.; N. G. Gusein-zade; Гусейн-заде Н. Г.; D. K. Ul’yanov; Ульянов Д. К.

doi:10.31857/S0367292122600789

Влияние концентрации плазмы на эффективность генерации и изменение спектра плазменного релятивистского СВЧ-генератора

Авторы: Андреев С.Е.¹^,2, Богданкевич И.Л.¹, Гусейн-заде Н.Г.¹, Ульянов Д.К.¹
Учреждения:
1. Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН
2. Российский национальный исследовательский университет им. Н.И. Пирогова (РНИМУ)
Выпуск: Том 49, № 2 (2023)
Страницы: 165-174
Раздел: РЕЛЯТИВИСТСКАЯ СВЧ-ЭЛЕКТРОНИКА
URL: https://bakhtiniada.ru/0367-2921/article/view/139524
DOI: https://doi.org/10.31857/S0367292122600789
EDN: https://elibrary.ru/NPIBDC
ID: 139524

Цитировать

Полный текст

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Рассмотрены особенности экспериментальной работы плазменного релятивистского СВЧ-генератора (ПРГ) Sinus 550-80 при разных значениях концентрации плазмы. Рассмотрены два значения концентрации плазмы, при которых центральные частоты выходного СВЧ-излучения ПРГ были равны 5.1 ГГц и 11.5 ГГц. Численное моделирование демонстрирует снижение концентрации электронов плазмы в результате действия заряда релятивистского электронного пучка (РЭП) при черенковском взаимодействии и возникновение “ионного фона” в течение импульса ПРГ. При низких концентрациях плазмы это может приводить к изменению условий СВЧ-генерации – сопровождаться не только изменением широкополосного излучения на узкополосное, но и снижением мощности излучения. В то же время при больших значениях концентрации плазмы при генерации СВЧ-излучении на высоких частотах средняя амплитуда электрического поля волны практически не меняется в течение импульса РЭП, а излучение остается широкополосным. Анализ результатов экспериментов и численного моделирования подкреплен оценками линейной теории, доказывающей, что при более высоких значениях концентрации плазмы ПРГ работает более устойчиво.

Ключевые слова

релятивистский электронный пучок (РЭП), СВЧ-излучение, спектр излучения, плазменно-пучковое взаимодействие по черенковскому механизму

Список литературы

Богданкевич И.Л., Гришин Д.М., Гунин А.В., Ива-нов И.Е., Коровин С.Д., Лоза О.Т., Месяц Г.А., Павлов Д.А., Ростов В.В., Стрелков П.С., Ульянов Д.К. // Физика плазмы. 2008. Т. 34. № 10. С. 926.
Лоза О.Т., Ульянов Д.К., Стрелков П.С. и др. // КСФ ФИАН. 2011. № 4. С. 47
Лоза О.Т., Ульянов Д.К., Баранов Р.В. // ЖТФ. 2011. Т. 81. Вып. 3. С. 98
Ульянов Д.К., Лоза О.Т., Баранов Р.В., Ернылева С.Е., Богданкевич И.Л. // ЖТФ. 2013. Т. 83. Вып. 10. С. 113
Ульянов Д.К., Андреев С.Е. // Прикладная физика. 2014. № 4. С. 26.
Кузелев М.В., Рухадзе А.А., Стрелков П.С. Плазменная релятивистская СВЧ–электроника: Уч. пособ. Изд. 2-е, доп., М.: ЛЕНАНД, 2018.
Карташев И.Н., Красильников М.А., Кузелев М.В., Рухадзе А.А. // Прикладная физика. 2002. № 4. С. 66.
Bogandkevich I.L., Andreev S.E., Gusein-zade N.G., Ulyanov D.K. // J. of Russian Laser Research. 2019. V. 40. № 5.
Богданкевич И.Л., Лоза О.Т., Павлов Д.А. // КСФФИАН. 2010. № 42. С. 16.
Andreev S.E., Bogdankevich I.L., Gusein-zade N.G., Ul’yanov D.K. // Plasma Physics Reports. 2019. V. 45. V. 7. P. 674.
Andreev S.E., Alekseev I.S., Krymov R.R., Ulyanov D.K. // Physics of wave phenomena.2017. V. 25. № 1. P. 60.
Андреев С.Е. //Системы и средства информатики. 2016. Т. 26. № 1. С. 30–44. https://doi.org/10.14357/086965271601031
Богданкевич И.Л., Иванов И.Е., Лоза О.Т., Руха-дзе А.А., Стрелков П.С., Тараканов В.П., Улья-нов Д.К. // Физика плазмы. 2002. Т. 28. № 8. С. 748.
Tarakanov V.P. “User’s Manual for Code KARAT – Springfield, VA: Berkley Research Associates, Inc. 1992.V.P. Tarakanov. “User’s Manual for Code K-ARAT – Springfield, VA: Berkley Research Associates, Inc. 1992.
Карташов И.Н., Кузелев М.В., Стрелков П.С., Тараканов В.П. // Физика плазмы. 2018. Т. 44. № 2. С. 250.
Андреев С.Е., Богданкевич И.Л., Гусейн-заде Н.Г. // Сб. тр. VI-й междунар. научно-практической конф. “Актуальные проблемы – РАДИОИНФОКОМ”. М., 2022. С. 151.