Балакірєв В. А., Онищенко І. Н., Онищенко Н. І. ННЦХФТІ, вул. Академічна 1, Харків, 61108, Україна Тел. 0572-356623, e-mail: onish@kipt.kharkov.ua

Анотація досліджена низькочастотна релаксація віртуального катода потужнострумового релятивістського електронного пучка при нелінійній взаємодії з потоками іонів. Розглянуто різні сценарії НЧ релаксації віртуального катода.

I. Вступ

Низькочастотне (НЧ) взаємодія іонів з потужнострумових релятивістськими електронними пучками (СРЕП) великої тривалості (близько мкс і більше) відіграє важливу роль в динаміці пучків і явно проявляється в цілому ряді електронних пристроїв і установок на базі СРЕП. Відзначимо серед них мікрохвильові генератори мікросекундного діапазону тривалості, зокрема, віркатори [1], пассотрони [2] і установки по колективному прискоренню іонів квазістатичного електричними полями ВК [1], який формується в камері дрейфу при перевищенні струму РЕП граничного вакуумного струму. Метою цього повідомлення є з’ясування фізичної картини еволюції ВК при взаємодії з ним потоку іонів. ВК є сільнонелінейним багатопотоковим освітою, тому детальне дослідження його поведінки при взаємодії з іонними потоками можливо тільки з залученням чисельних методів. Основні результати виконаних досліджень викладені в цьому звіті.

II. Фізична модель. Основні рівняння

Камера дрейфу є напівнескінченних металеву трубу з торцем в області інжекції потужнострумового релятивістського електронного пучка. З торця камери (z = 0) инжектируются два трубчастих пучка заряджених частинок: СРЕП і нерелятивістський іонний потік. Система поміщена в однорідне магнітне поле, спрямоване паралельно осі системи. Електрони СРЕП вважаємо замагніченій, а впливом магнітного поля на рух іонів нехтуємо. Така ситуація, як правило, реалізується в експериментальних умовах

[3]. Ток електронного пучка перевищує граничний вакуумний струм, так що в хвилеводі формується електронний ВК. Інжектіруемие іони будуть потрапляти в область електронного ВК і частково або повністю нейтралізувати поле просторового заряду ВК.

Для теоретичного опису нелінійної динаміки взаємодії іонного потоку та електронного ВК використаний наступний підхід. Введемо нескінченно тонкі кільцеві макрочастки як для електронів, так і для іонів. Закони руху кільцевих макрочасток описуються залежністю поздовжньої координати

Тут Н0 напруженість зовнішнього магнітного поля, Н = С / г, С довільна постійна.

‘З <