Beam instability stabilization in hybrid plasma waveguide

The authors submit the results of investigations of the beam-plasma instability derangement in the hybrid plasma waveguide. The latter, placed into the longitudinal magnetic field, consists of a chain of cavities connected inductively and its passage channel is filled with plasma. In this plasma, the excitation of low-frequency oscillations that belong to the low-hybrid resonance range is examined. The investigations are carried out in the beam-plasma oscillator. The plasma is generated and maintained due to the beam-plasma discharge.Приведені результати дослідження зриву пучково-плазмової нестійкості у гібридному плазмовому хвилеводі, розміщеному в поздовжньому магнітному полі, що складається з ланцюга індуктивно зв’язаних резонаторів, пролітний канал якого заповнений плазмою, при збудженні низькочастотних коливань в його плазмі із області нижнєгібридного резонансу зовнішнім генератором. Гібридний плазмовий хвилевід використовується в пучково-плазмовому генераторі. Плазма створюється і підтримується за рахунок пучково-плазмового розряду.Приведены результаты исследования срыва пучково-плазменной неустойчивости в гибридном плазменном волноводе, помещенном в продольное магнитное поле, состоящем из цепочки индуктивно связанных резонаторов, пролетный канал которой заполнен плазмой, при возбуждении низкочастотных колебаний в его плазме из области нижнегибридного резонанса внешним генератором. Гибридный плазменный волновод используется в пучково-плазменном генераторе. Плазма образовывается и поддерживается за счет пучково- плазменного разряда.The authors are grateful to A.P. Tolstolugsky for the calculation of the spiral aerial, loaded with plasma and to L.D. Lobzov for the oscillator adjustment. S.S. Pushkarev’s help in the elaboration of the technique of registering the probing pulses in plasma with probes is gratefully acknowledged. We also wish to thank V.A. Buts for the discussion of the results and valuable suggestions in the course of the work fulfillment

Exitation of highnumber harmonics by non-relativistic oscillators

The results of experimental researches of a possibility of an effective of high numbers harmonics radiation by nonrelativistic oscillators are represented. The good qualitative consent of experimental and theoretical results are obtained. In experiment the millionth harmonic was excited. It is shown, that the investigated mechanism can be used for excitation optical and ultra-violet radiation

Block of an electron gun combined with a getter - ion pump designed for high - power beam - plasma microwave devices

The paper presents the design description and the results of tests of the block combining an electron gun and a getter - ion pump, providing plasma - forming gas evacuation from the slow - wave structures. The block is designed for use in high-power beam - plasma devices. The construction under consideration minimizes the overall block dimensions. The block, in the assembly of the generator with a hybrid slow-wave structure (a sequence of inductively coupled resonators and a plasma - filled transport channel) provides the generation of stochastic oscillations in the tenth-centimeter wavelength range in the frequency band of 1 GHz, 40 kW microwave power in the continuous mode of operation and 100 kW in the pulse of 4 ms duration.Описана конструкція блоку поєднучого електронну гармату і гетеро - іонний насос для потужних пучково – плазмових приладів, забезпечующого відкачку плазмостворуючого газу із уповільнюючих структур. Така конструкція мінімізує малогабаритні параметри блоку. Блок, що входить до складу генератора з гібридною уповільнюючою структурою - ланцюгом індуктивно зв’язаних резонаторів, заповнених плазмою, забезпечує генерацію стохастичних коливань в десятисантіметровому діапазоні довжини хвиль в смузі коливань 1 ГГц в постійному режимі роботи 40 і 100 кВт в імпульсі тривалістю 4 мс.Описана конструкция блока, объединяющего электрону пушку, и геттерно - ионный насос, для мощных пучково – плазменных приборов, обеспечивающий откачку плазмообразующего газа из замедляющих структур. Такая конструкция минимизирует весогабаритные параметры блока. Блок, входящий в состав генератора с гибридной замедляющей структурой - цепочкой индуктивно связанных резонаторов, заполненной плазмой, обеспечивает генерацию стохастических колебаний в десятисантиметровом диапазоне длин волн в полосе частот 1 ГГц, при непрерывном режиме работы 40 и 100 кВт в импульсе длительностью 4 м

Investigation of chaotic decay in the resonator filled with plasma

Some investigations of the results of chaotic waves decay in circular cylindrical resonator partially filled with magnetoactive plasma are presented. If external magnetic field is uniform there is a good qualitative agreement of the experimental and theoretical results. In the nonhomogeneous magnetic field after termination of external electromagnetic pulse the repeated bursts are observed in the resonator. The possible mechanisms of appearing of these additional bursts are discussed in this paper.Представлено деякі результати дослідження процесу хаотичного розпаду хвиль в круглому циліндричному резонаторі, що частково заповнений магнітоактивною плазмою. Якщо зовнішнє магнітне поле є однорідним, існує якісне узгодження теоретичних та експериментальних результатів. В неоднорідному магнітному полі, після закінчення зовнішнього електромагнітного імпульсу, в резонаторі спостерігаються повторні імпульси електромагнітних коливань. Обговорюються можливі механізми появи цих додаткових імпульсів.Представлены некоторые результаты исследований процесса хаотического распада волн в круглом цилиндрическом резонаторе, частично заполненном магнитоактивной плазмой. Если внешнее магнитное поле однородно, имеется хорошее качественное согласие теоретических и экспериментальных результатов. В неоднородном магнитном поле, после окончания внешнего электромагнитного импульса, в резонаторе наблюдаются повторные всплески электромагнитных колебаний. Обсуждаются возможные механизмы появления этих дополнительных всплесков

Chaotic decayes in resonators filled with rare plasma

The results of processes theoretical and experimental investigation of the broadband chaotic HF oscillations in the electrodynamics structure with rare plasma are presented. They are based on the nonlinear decay of HF wave into new HF and LF ones. The natural waves which may take part in this interaction are defined. There is a good agreement between theoretical and experimental results.Викладені результати теоретичного та експериментального дослідження процесів формування широкосмугових НВЧ-коливань в електродинамічній структурі з рідкою плазмою. Вони ґрунтуються на нелінійному розпаді ВЧ-хвилі на нову ВЧ- та НЧ-хвилі. Визначені власні моди, що можуть приймати участь в такій взаємодії. Між результатами теоретичних та експериментальних досліджень існує добра якісна відповідність.Изложены результаты теоретического и экспериментального исследования процессов формирования широкополосных СВЧ-колебаний в электродинамической структуре с разреженной плазмой. Они основаны на нелинейном распаде ВЧ-волны на новую ВЧ- и НЧ-волны. Определены собственные моды, которые могут принимать участие в таком взаимодействии. Между результатами теоретических и экспериментальных исследований имеется хорошее качественное соответствие

The dynamics of decay processes in rare plasma

The results of the experimental and theoretical investigations of chaotic decay process of HF wave on two new − HF and LF wave in the cylindrical resonator filled with rare plasma are presented. The branches of oscillations which can participate in such process are specified. The possible mechanisms of appearance of burst of radiation which follows after certain time delay after the main impulse obtained in the experiment are discussed. The qualitative agreement of the theoretical deductions with the experimental results is observed.Представлен результати експериментального та теоретичного дослідження процесу хаотичного розпаду ВЧ- хвилі на дві нові – ВЧ та НЧ в циліндричному резонаторі, що заповнений рідкою плазмою. Вказані гілки коливань, які можуть брати участь в такому процесі. Обговорюються можливі механізми появи виявленого в експерименті сплеску випромінювання, що з’являється з деякою часовою затримкою після першого імпульсу. Відзначено якісний збіг теоретичних висновків з експериментальними результатами.Представлены результаты экспериментального и теоретического исследования процесса хаотического распада ВЧ- волны на две новые – ВЧ и НЧ в цилиндрическом резонаторе, заполненном редкой плазмой. Указаны ветви колебаний, которые могут участвовать в таком процессе. Обсуждаются возможные механизмы появления обнаруженного в эксперименте всплеска излучения, следующего с некоторой временной задержкой после основного импульса. Отмечено качественное согласие теоретических выводов с экспериментальными результатами

Measurement of dispersion of low-frequency ion oscillations in hybrid plasma waveguides

A new technique of determining dispersion characteristics of the ion oscillations, excited in the hybrid plasma waveguide is elaborated (this device is a slow-wave structure, the passage channel of which is filled with plasma). This method is based on measuring changes in the shape of a single probing pulse propagating in the system. The method is tested in the process of determining the dispersion of low-frequency ion waves under the condition of the excitation of high-frequency powerful electron oscillations by an electron beam in the waveguide. The experimental data are compared with the analytical calculations.Розроблена методика визначення дисперсійних характеристик хвиль, порушуваних в гібридному плазмовому хвилеводі (уповільнююча структура, пролітний канал якої заповнений плазмою), заснована на вимірюванні зміни форми одиночного зондуючого імпульсу, що розповсюджується в системі. Випробування методу проведено при визначенні дисперсії низькочастотних іонних хвиль в умовах збудження в хвилеводі електронним пучком високочастотних електронних коливань великого рівня потужності. Проведено порівняння результатів експерименту з теоретичними розрахунками.Разработана методика определения дисперсионных характеристик волн, возбуждаемых в гибридном плазменном волноводе (замедляющая структура, пролётный канал которой заполнен плазмой), основанная на измерении изменения формы распространяющегося в системе одиночного зондирующего импульса. Испытание метода проведено при определении дисперсии низкочастотных ионных волн в условиях возбуждения в волноводе электронным пучком высокочастотных электронных колебаний большого уровня мощности. Проведено сравнение результатов эксперимента с теоретическими расчетами

Measurement of dispersion of low-frequency ion oscillations in hybrid plasma waveguides

A new technique of determining dispersion characteristics of the ion oscillations, excited in the hybrid plasma waveguide is elaborated (this device is a slow-wave structure, the passage channel of which is filled with plasma). This method is based on measuring changes in the shape of a single probing pulse propagating in the system. The method is tested in the process of determining the dispersion of low-frequency ion waves under the condition of the excitation of high-frequency powerful electron oscillations by an electron beam in the waveguide. The experimental data are compared with the analytical calculations.Розроблена методика визначення дисперсійних характеристик хвиль, порушуваних в гібридному плазмовому хвилеводі (уповільнююча структура, пролітний канал якої заповнений плазмою), заснована на вимірюванні зміни форми одиночного зондуючого імпульсу, що розповсюджується в системі. Випробування методу проведено при визначенні дисперсії низькочастотних іонних хвиль в умовах збудження в хвилеводі електронним пучком високочастотних електронних коливань великого рівня потужності. Проведено порівняння результатів експерименту з теоретичними розрахунками.Разработана методика определения дисперсионных характеристик волн, возбуждаемых в гибридном плазменном волноводе (замедляющая структура, пролётный канал которой заполнен плазмой), основанная на измерении изменения формы распространяющегося в системе одиночного зондирующего импульса. Испытание метода проведено при определении дисперсии низкочастотных ионных волн в условиях возбуждения в волноводе электронным пучком высокочастотных электронных колебаний большого уровня мощности. Проведено сравнение результатов эксперимента с теоретическими расчетами

The peculiarities of stochastic heating of the plazma in plasma resonator

The results of the investigation of the dynamics of particles and waves at the interaction of intense electromag-netic pulses with plasmas are presented. It is shown that under conditions when regimes with dynamic chaos for wave-particle and wave-wave interactions are realized, there are still some correlation processes. They occur in the appearance of electromagnetic bursts that occur after sufficiently long time after the pulse, which acts on the plasma. In addition, the shape of instantaneous spectra of oscillations in plasma has a line structure.Изложены результаты изучения динамики частиц и волн при взаимодействии интенсивного электромаг-нитного импульса с плазмой. Показано, что в условиях, когда реализуются режимы с динамическим хаосом для взаимодействий волна-частица и волна-волна, сохраняются некоторые корреляционные процессы. Они проявляются в возникновении электромагнитных всплесков, которые возникают по истечении достаточно большого времени после окончания импульса, который действует на плазму. Кроме того, вид мгновенных спектров колебаний в плазме носит линейчатый характер.Викладено результати вивчення динаміки часток і хвиль при взаємодії інтенсивного електромагнітно-го імпульсу з плазмою. Показано, що в умовах, коли реалізуються режими з динамічним хаосом для взаємо-дій хвиля-частка і хвиля-хвиля, зберігаються деякі кореляційні процеси. Вони проявляються в появі елект-ромагнітних сплесків, які виникають при досягненні достатньо великого часу після закінчення імпульсу, який діє на плазму. Крім того, вигляд миттєвих спектрів коливань у плазмі носить лінійчатий характер

Sources of X-radiation based on stochastic acceleration of rare plasma particles

The results of theoretical and experimental study of stochastic plasma heating are presented. The high efficiency of such heating is shown. The possibility of using such plasma as a source of X-radiation is analyzed. Such sources are compared with the closest known sources