Анотація до роботи:

Палець Д. Б. Експериментальне дослідження просвітлення плазмових барєрів для електромагнітних хвиль за допомогою електронних пучків. — Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.08 — фізика плазми. — Київський національний університет імені Тараса Шевченка. — Київ, 2002.

Дисертацію присвячено експериментальному дослідженню теоретично передбаченого раніше просвітлення плазмових барєрів для електромагнітних хвиль за тристадійним механізмом. Останній полягає а) в модуляції падаючою електромагнітною хвилею електронного пучка, що пронизує плазмовий бар’єр, і збудженні в ньому швидкої та повільної хвиль просторового заряду (ХПЗ); б) посиленні повільної ХПЗ у плазмі бар’єра з від’ємною діелектричною проникністю; в) трансформації на виході з бар’єра повільної ХПЗ в електромагнітну хвилю за рахунок перехідного випромінювання. Встановлені закономірності й особливості кожної стадії механізму просвітлення. Отримані цілісні уявлення про процес досліджуваного просвітлення в реальних пучково-плазмових системах. Показано, що в головних своїх рисах реальний механізм просвітлення відповідає теоретично передбаченому. Виявлено суттєвий вплив на реалізацію просвітлення нелінійних процесів пучково-плазмової взаємодії за участю власних коливань пучково-плазмової системи в барєрі, що призводять до втрати пучком електронів моноенергетичності і зменшують ефективність просвітлення. Показано існування оптимальних для просвітлення параметрів електронного пучка.

Експериментально встановлено, що просвітлення плазмового бар’єра для електромагнітних хвиль за допомогою електронного пучка відбувається за передбаченим теорією [1^*] тристадійним механізмом: електромагнітна хвиля, що падає на барєр, спричиняє виникнення в пучку ХПЗ, яка, зазнавши підсилення в закритичній плазмі барєра, регенерує на виході з нього електромагнітну хвилю, тотожну початковій, за механізмом перехідного випромінювання.

1. Досліджено першу стадію механізму просвітлення. Встановлено, що наявність на вході до бар’єра області локального плазмового резонансу і збудження в ній модульованим електронним пучком власних коливань плазми суттєво збільшують ефективність першої стадії механізму просвітлення бар’єра.

2. Досліджено другу стадію механізму просвітлення. Показано, що зростання інтенсивності хвилі просторового заряду в електронному пучку в закритичній плазмі бар’єра, яке в моделі [1^*] передбачалося наявним вздовж усієї траєкторії електронного пучка в бар’єрі, має місце лише на її початковому відрізку, а далі змінюється на загасання з декрементом, що зростає з відстанню. Виявлено, що причиною загасання хвилі просторового заряду в бар’єрі є втрата електронним пучком на певній ділянці своєї траєкторії моноенергетичності внаслідок збудження в бар’єрі власних коливань пучково-плазмової системи і нелінійної пучково-плазмової взаємодії за їх участю. Зазначені коливання являють собою сукупність хвиль просторового заряду, які виникають в електронному пучку внаслідок його взаємодії зі збудженими ним верхньогібридними коливаннями плазми в неперервній послідовності областей локального плазмового резонансу в неоднорідній плазмі бар’єра. Виявлено, що нелінійна пучково-плазмова взаємодія за участю власних хвиль просторового заряду є істотно нестаціонарною, і це викликає відповідну нестаціонарність штучно створеної в пучку хвилі просторового заряду, яка використовується для просвітлення плазмового бар’єра. Досліджено вплив глибини початкової модуляції електронного пучка в передбар’єрному просторі на еволюцію в бар’єрі створеної в ньому хвилі просторового заряду. Виявлено зміну характеру розподілу інтенсивності зазначеної хвилі в бар’єрі при перевищенні певного рівня глибини модуляції. Ця зміна пов’язується з конкуренцією нелінійних процесів пучково-плазмової взаємодії за участю штучно створеної та власних хвиль просторового заряду в електронному пучку.

3. Досліджено третю стадію механізму просвітлення. Встановлено, що як штучно створена, так і власні хвилі просторового заряду пучково-плазмової системи трансформуються в електромагнітні хвилі в неоднорідній плазмі переважно одразу ж на виході з шару закритичної плазми (бар’єра) в околі відповідних областей локального плазмового резонансу. Показано, що в лабораторних системах геометрія та розміри провідної поверхні, що обмежує плазму, та неоднорідність плазми можуть суттєво впливати на частотний діапазон електромагнітних хвиль, що реалізуються за барєром при його просвітленні за механізмом [1^*].

4. Досліджено прозорість плазмового бар’єра для електромагнітних хвиль при його просвітленні за допомогою електронного пучка. Визначені функціональні залежності прозорості бар’єра від параметрів пучково-плазмової системи. Виявлено існування оптимальних величин швидкості й струму електронів пучка, які забезпечують максимальну прозорість бар’єра; зі збільшенням надкритичності плазми в барєрі остання монотонно зменшується. Показано, що характер залежностей прозорості бар’єра від параметрів пучково-плазмової системи прямо пов’язаний з відповідними змінами розподілу інтенсивності хвиль просторового заряду в бар’єрі, зумовленими конкуренцією процесів підсилення й загасання зазначених хвиль.

Публікації автора:

1. І. О. Анісімов, О. А. Зубарєв, С. М. Левитський, О. В. Опанасенко, Д. Б. Палець, Л. І. Романюк. Дослідження просвітлення плазмових бар’єрів для електромагнітних хвиль за допомогою електронних пучків. 1. Існування ефекту просвітлення.// Укр. фіз. журнал. — 1995. — 40, №3. — C. 198–203.

2. І. О. Анісімов, І. Ю. Котляров, С. М. Левитський, О. В. Опанасенко, Д. Б. Палець, Л. І. Романюк. Дослідження просвітлення плазмових бар’єрів для електромагнітних хвиль за допомогою електронних пучків. 2. Еволюція хвиль просторового заряду в барєрі.// Укр. фіз. журнал. — 1996. — 41, №2. — C. 164–170.

3. О. В. Опанасенко, Д. Б. Палець, Л. І. Романюк. Дослідження просвітлення плазмових бар’єрів для електромагнітних хвиль за допомогою електронних пучків. 3. Вплив власних коливань пучково-плазмової системи в бар’єрі на збуджену в пучку хвилю просторового заряду.// Укр. фіз. журнал. — 1996.— 41, №9. — С. 802–807.

4. Н. О. Бойко, Д. Б. Палець, Л. І. Романюк. До питання про власні коливання пучково-плазмової системи з неоднорідною слабкозамагніченою плазмою.// Укр. фіз. журнал. — 2000. — 45, №6. — С. 666–670.

5. І. О. Анісімов, Н. О. Бойко, С. В. Довбах, Д. Б. Палець, Л. І. Романюк. Вплив початкової модуляції електронного пучка на його еволюцію в закритичній плазмі.// Укр. фіз. журнал. — 2000. — 45, №11. — С. 1318–1323.

6. Д. Б. Палець, Л. І. Романюк. Дослідження просвітлення плазмових бар’єрів для електромагнітних хвиль за допомогою електронних пучків. 4. Електромагнітні хвилі в плазмовій системі та прозорість бар’єра.// Укр. фіз. журнал. — 2001. — 46, №2. — С. 177–184.

7. І. О. Анісімов, С. М. Левитський, Д. Б. Палець, Л. І. Романюк. Просвітлення плазмових бар’єрів для електромагнітних хвиль за допомогою електронних пучків.// Питання атомної науки і техніки (Україна). Сер. “Плазмова електроніка і нові методи прискорення” (2). — 2000. — №1. — С. 243–247.