Взаимодействие потока заряженных частиц трубчатого пучка с собственными колебаниями диэлектрического цилиндра

Abstract

В последнее время большое внимание уделяется вопросам генерирования электромагнитных колебаний на основе взаимодействия потоков заряженных частиц со структурами, содержащими диэлектрические и плазмоподобные среды. Это связано с достаточно высокой эффективностью преобразования кинетической энергии пучка в электромагнитное излучение. Имеющиеся на сегодняшний день теоретические результаты позволяют лишь качественно описывать эксперименты, поэтому представляется важным дать детальное описание подобных эффектов, максимально приближенное к условиям реального эксперимента. В настоящей работе выполнено подробное теоретическое исследование эффекта неустойчивости нерелятивистского бесконечно тонкого трубчатого электронного пучка, движущегося в вакууме над диэлектрическим цилиндром. Показано, что в зависимости от величины зазора (прицельного расстояния) между пучком и диэлектриком в системе реализуется либо черенковский механизм неустойчивости, либо механизм, обусловленный аномальным эффектом Доплера.

Останнім часом велика увага приділяється питанням генерування електромагнітних коливань на основі взаємодії потоків заряджених частинок зі структурами, що містять діелектричні та плазмоподібні середовища. Це пов’язано з досить високою ефективністю перетворення кінетичної енергії пучка в електромагнітне випромінювання. Наявні на цей час теоретичні результати дозволяють лише якісно описувати експерименти, тому є важливим дати детальний опис подібних ефектів, який максимально наближено до умов реального експерименту. У цій роботі виконано докладне теоретичне дослідження ефекту нестійкості нерелятивістського нескінченно тонкого трубчастого електронного пучка, що рухається у вакуумі над діелектричним циліндром. Показано, що залежно від величини зазору (прицільної відстані) між пучком і діелектриком у системі реалізується або черенковський механізм нестійкості, або механізм, обумовлений аномальним ефектом Доплера.

Nowadays a good deal of attention is focused on problems of generating electromagnetic oscillations on the basis of the interaction of charged particles with the structures containing dielectric and plasma-like media. This is due to the sufficiently high efficiency of conversion of the electron beam kinetic energy into electromagnetic radiation. The currently available theoretical results give only qualitative descriptions of experiments. Therefore, it is important to give a detailed description of such effects maximally close to the real conditions of the experiment. In this connection the detailed theoretical study of the instability of the non-relativistic infinitely thin tubular beam of electrons moving in a vacuum above a dielectric cylinder has been performed. It has been shown that either Cherenkov effect or anomalous Doppler effect occurs in relation to the distance (the impact parameter) between the beam and the dielectric.