Потери энергии заряженной частицы при взаимодействии с диэлектрическим цилиндром

Abstract

Предмет и цель работы. Создание генераторов электромагнитного излучения миллиметровых и субмиллиметровых длин волн является перспективным направлением развития радиофизики. Такие генераторы востребованы в медицине, биологии, спектроскопии, беспроводной широкополосной связи и в других отраслях науки и техники. Одним из способов генерации волн миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов является взаимодействие потоков заряженных частиц со сверхразмерными электродинамическими структурами, работающими в многомодовом режиме. В этой связи важным является понимание элементарных физических механизмов, лежащих в основе такого взаимодействия. В настоящей работе решена задача о возбуждении собственных объемно-поверхностных мод твердотельного цилиндра нерелятивистским электроном, движущимся в вакууме над поверхностью такого цилиндра параллельно его оси. В силу нерелятивистского характера движения электрона его поле и поле излучения в вакууме рассчитывались в электростатическом приближении, а поля внутри цилиндра – с учетом эффекта запаздывания.

Предмет і мета роботи. Створення генераторів електромагнітного випромінювання міліметрових і субміліметрових довжин хвиль є перспективним напрямком розвитку радіофізики. Такі генератори затребувані в медицині, біології, спектроскопії, бездротовому широкосмуговому зв'язку та в інших галузях науки і техніки. Одним із способів генерації хвиль міліметрового і субміліметрового діапазонів є взаємодія потоків заряджених частинок з надрозмірними електродинамічними структурами, що працюють у багатомодовому режимі. У зв'язку з цим важливим є розуміння елементарних фізичних механізмів, що лежать в основі такої взаємодії. У цій роботі розв’язано задачу про збудження власних об'ємно-поверхневих мод твердотільного циліндра нерелятивістським електроном, що рухається у вакуумі над поверхнею такого циліндра паралельно його осі. У наслідок нерелятивістського характеру руху електрона його поле і поле випромінювання у вакуумі розраховувалися в електростатичному наближенні, а поля всередині циліндра – з урахуванням ефекту запізнювання.

Subject and Purpose. The creation of millimeter and submillimeter electromagnetic wave generators is a promising direction in radio physics. These generators are demanded in medicine, biology, spectroscopy, broadband wireless communications and other branches of science and technology. One of the ways of millimeter and submillimeter wave generation is interaction between charged-particle beams and super-dimensional electrodynamic structures in multimode operation. In this regard, elementary physical mechanisms underlying this interaction invite further investigation. In the paper, the problem of spatial-surface eigenmode excitation is considered for a solid-state cylinder when a nonrelativistic electron moves in a vacuum over the surface of this cylinder and parallel to its axis. Because of the nonrelativistic character of the electron motion, the electron field and the radiation field in a vacuum are treated in the electrostatic approximation, while the fields inside the cylinder are calculated with the delay effect taken into account.