Известия высших учебных заведений

Прикладная нелинейная динамика

ISSN 0869-6632 (Print)
ISSN 2542-1905 (Online)

Для цитирования:

Филатов Р. А., Короновский А. А., Храмов А. Е. Нелинейная динамика и хаос во взаимодействующих встречных электронных потоках с виртуальными катодами в виркаторе без внешнего магнитного поля // Известия вузов. ПНД. 2012. Т. 20, вып. 3. С. 140-151. DOI: 10.18500/0869-6632-2012-20-3-140-151

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Полный текст в формате PDF(Ru):
Иконка PDF 2012no3p140.pdf
(загрузок: 136)
Язык публикации: 
русский
Рубрика: 
Новое в прикладной физике
Тип статьи: 
Научная статья
УДК: 
533.9
DOI: 
10.18500/0869-6632-2012-20-3-140-151

Нелинейная динамика и хаос во взаимодействующих встречных электронных потоках с виртуальными катодами в виркаторе без внешнего магнитного поля

Авторы: 
Филатов Роман Андреевич, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского (СГУ)
Короновский Алексей Александрович, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского (СГУ)
Храмов Александр Евгеньевич, Балтийский Федеральный Университет им. И. Канта
Аннотация: 

В рамках численного моделирования методом крупных частиц была исследована нестационарная динамика виртуальных катодов, формирующихся во встречных интенсивных электронных потоках. Обнаружен широкий диапазон динамических режимов колебаний виртуальных катодов: от регулярных до широкополосных хаотических. Показана связь между величиной старшего ляпуновского показателя и мощностью выходного сигнала системы встречных электронных потоков.

Ключевые слова: 
Встречные электронные потоки
виртуальный катод
выходная мощность
показатель Ляпунова
пространственно-распределенная система
Список источников: 
  1. Диденко А.Н., Красик Я.Е., Перелыгин С.Ф., Фоменко Г.П. Генерация мощного СВЧ-излучения релятивистским электронным пучком в триодной системе // Письма в ЖТФ. 1979. Т. 5 Вып. 6. С. 321.
  2. Granatstein V.L., Alexeeff I. // High Power Microwave Sources, Artech House Microwave Library, 1987.
  3. Дубинов А.Е., Селемир В.Д. Электронные приборы с виртуальным катодом // Радиотехника и электроника. 2002. Вып. 47, No 6. C. 575.
  4. Кузелев М.В., Рухадзе А.А., Стрелков П.С. Плазменная релятивистская СВЧ-электроника. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002.
  5. Трубецков Д.И., Храмов А.Е. Лекции по сверхвысокочастотной электронике для физиков. В 2 т. М.: Физматлит, 2003.
  6. Бурсиан В.Р., Павлов В.И. Об одном частном случае влияния объемного заряда на прохождение потока электронов в пустоте // Журнал русского физикохимического общества. 1923. Т. 55, No 1–3. С. 71.
  7. Pierce J.R. Limiting currents in electron beam in presence ions // J. Appl. Phys. 1944. Vol. 15. P. 721.
  8. Кузелев М.В., Рухадзе А.А. Электродинамика плотных электронных пучков в плазме. М.: Наука, 1990.
  9. Анфиногентов В.Г., Храмов А.Е. К вопросу о механизме возникновения хаотической динамики в вакуумном СВЧ генераторе на виртуальном катоде // Изв.вузов. Радиофизика. 1998. Т. XLI, No 9. С. 1137.
  10. Анфиногентов В.Г., Храмов А.Е. Исследование колебаний в электронном потоке с виртуальным катодом в виркаторе и виртоде // Изв. вузов. Прикладная нелинейная динамика. 1999. Т. 7, No 2, 3. С. 33.
  11. Привезенцев А.П., Фоменко Г.П. Сложная динамика потока заряженных частиц с виртуальным катодом // Изв. вузов. Прикладная нелинейная динамика. 1994. Т. 2, No 5. С. 56.
  12. Гадецкий Н.Н., Магда И.И., Найстетер С.И., Прокопенко Ю.В., Чумаков В.И. Генератор на сверхкритическом токе РЭП с управляемой обратной связью – виртод // Физика плазмы. 1993. Т. 19, No 4. С. 530.
  13. Селемир В.Д., Алeхин Б.В., Ватрунин В.Е., Дубинов А.Е., Степанов Н.В., Шамро О.А., Шибалко К.В. Теоретические и экспериментальные исследования СВЧ-приборов с виртуальным катодом // Физика плазмы. 1994. Т. 20, No 7, 8. С. 689.
  14. Hramov A.E., Koronovskii A.A., Kurkin S.A. Numerical study of chaotic oscillations in the electron beam with virtual cathode in the external non-uniform magnetic fields // Phys. Lett. A. 2010. Vol. 374. P. 3057.
  15. Рухадзе А.А., Столбецов С.Д., Тараканов В.П. Виркаторы (обзор) // Радиотехника и электроника. 1992. Т. 37, No 3. С. 385.
  16. Benford J., Swegle J.A., Schamiloglu E. High Power Microwaves. CRC Press, Taylor and Francis, 2007.
  17. Егоров Е.Н., Калинин Ю.А., Левин Ю.И., Трубецков Д.И., Храмов А.Е. Вакуумные генераторы широкополосных хаотических колебаний на основе нереляти-вистских электронных пучков с виртуальным катодом // Изв. РАН. Cер. физич. 2005. Т. 69, No 12. С. 1724.
  18. Калинин Ю.А., Короновский А.А., Храмов А.Е., Егоров Е.Н., Филатов Р.А. Экспериментальное и теоретическое исследование хаотических колебательных явлений в нерелятивистском электронном потоке с виртуальным катодом // Физика плазмы. 2005. Т. 31, No 11. С. 1009.
  19. Короновский А.А., Трубецков Д.И., Храмов А.Е. Методы нелинейной динамики и хаоса в задачах электроники сверхвысоких частот. Т. 2. Нестационарные и хаотические процессы. М.: Физматлит, 2009.
  20. Marocchino A., Lapenta G., Evstatiev E.G., Nebel R.A., Park J. Two-dimensional electron-electron two-stream instability of an inertial electrostatic confinement device // Physics of Plasmas. 2006. Vol. 13, No 10. 102106.
  21. Nebel R.A., Stange S., Park J., Taccetti J.M., Murali S.K., Garcia C.E. Theoretical and experimental studies of kinetic equilibrium and stability of the virtual cathode in an electron injected inertial electrostatic confinement device // Phys. Plasmas 2005. Vol. 12, 012701.
  22. Gaelzer R., Ziebell L.F., Vinas A.F., Yoon P.H., Ryu C.-M. Asymmetric solar wind electron superthermal distributions // The Astrophysical Journal. 2008. Vol. 677. P. 676.
  23. Ryu C.-M., Ahn H.-C., Rhee T., Yoon P.H., Ziebell L.F., Gaelzer R., Vinas A.F. Simulation of asymmetric solar wind electron distributions // Physics of Plasmas. 2009. Vol. 16. 062902.
  24. Uhm H.S. A theory of two-stream instability in two hollow relativistic electron beams // Physics of Fluids B. Plasma Physics. 1993. Vol. 5, No 9. P. 3388.
  25. Carlsten B.E., Bishofberger K.A., Faehl R.J. Compact two-stream generator of millimeter- and submillimeter-wave radiation // Physics of Plasmas. 2008. Vol. 15, No 7. 073101.
  26. Zong-Jun S., Xiao-Pin T., Zi-Qiang Y., Feng L., Zheng L. Simulations of a two-stream backward-wave oscillator with a slot-hole structure // Chinese Physics B. 2012. Vol. 21, No 1. 018401.
  27. Hendricks K.J., Adler R., Noggle R.C. Experimental results of phase locking two virtual cathode oscillators // J. Appl. Phys. 1990. Vol. 68, No 2. P. 820.
  28. Калинин Ю.А., Стародубов А.В. Сверхнизковольтный генератор хаотических СВЧ-колебаний на встречных электронных пучках // Письма в ЖТФ. 2011. Т. 37, No 1. С. 32.
  29. Дубинов А.Е., Ефимова И.А. Колебания сжатого состояния электронных пучков в виркаторе на встречных потоках // Электромагнитные волны и электронные системы. 2003. Т. 8, No 11–12. С. 55.
  30. Барабанов В.Н., Дубинов А.Е., Лойко М.В., Сайков С.К., Селемир В.Д., Тараканов В.П. Пучковый разряд, возбуждаемый распределенным виртуальным катодом // Физика плазмы. 2012. Т. 38, No 2. С. 189.
  31. Храмов А.Е., Куркин С.А., Егоров Е.Н., Короновский А.А., Филатов Р.А. Программный пакет для исследования и оптимизации нелинейных нестационарных процессов в микроволновых генераторах с электронной обратной связью // Математическое моделирование 2011. Т. 23, No 1. С. 3.
  32. Куркин С.А., Короновский А.А., Егоров Е.Н., Левин Ю.И., Филатов Р.А., Храмов А.Е. Математическая модель и ее численная реализация для исследования и оптимизации генераторов с электронной обратной связью // Известия вузов. Прикладная нелинейная динамика. 2010. Т. 18, No 6. С. 106.
  33. Anderson T.M., Mondelli A.A., Levush B., Verboncoeur J.P., Birdsall C.K. Advances in modelling and simulation of vacuum electron devices // Proceedings IEEE. 1999. Vol. 87, No 5. P. 804.
  34. Birdsall C.K., Langdon A.B. Plasma Physics, Via Computer Simulation. NY: McGraw-Hill, 1985.
  35. Хокни Р., Иствуд Д. Численное моделирование методом частиц. М.: Мир, 1987.
  36. Куркин С.А., Короновский А.А., Храмов А.Е. Нелинейная динамика и хаотизация колебаний виртуального катода в трубчатом электронном потоке во внешнем магнитном поле // Физика плазмы. 2009. Т. 35, No 8. С. 684.
  37. Егоров Е.Н., Калинин Ю.А., Короновский А.А., Храмов А.Е., Морозов М.Ю. Исследование мощности СВЧ генерации в нерелятивистском электронном пучке с виртуальным катодом в тормозящем поле // Письма в ЖТФ. 2006. Т. 32, No 9. С. 71.
  38. Егоров Е.Н., Калинин Ю.А., Короновский А.А., Храмов А.Е. Исследование зависимости мощности СВЧ-генерации низковольтного виркатора от управляющих параметров // ЖТФ. 2007. Т. 77, No 10. С. 139.
  39. Маханьков В.Г., Полляк Ю.Г. Об адекватности математического моделирования сложных систем упрощенными системами (метод макрочастиц) // ЖТФ 1976. T. XLVI, No 3. C. 439. С. 439.
  40. Роуч П. Вычислительная гидродинамика. М.: Мир, 1980.
  41. Benettin G., Galgani L., Strelcyn J.-M. Kolmogorov entropy and numerical experiments // Phys. Rev. A14. 1976. 2338.  
Поступила в редакцию: 
13.04.2012
Принята к публикации: 
11.05.2012
Опубликована: 
31.07.2012
Краткое содержание:
Иконка PDF a2012no3p140.pdf
(загрузок: 94)
  • 1809 просмотров