Реєстраційний номер
0825U003213, Дисертація доктора філософії
На здобуття
Доктор філософії
Дата захисту
02-09-2025
Статус
Наказ про видачу диплома
Назва роботи
Взаємодія інтенсивних стрічкових електронних потоків з електромагнітними хвилями в надрозмірних електродинамічних структурах черенковських генераторів і підсилювачів субтерагерцового та терагерцового діапазонів
Здобувач
Власенко Сергій Олександрович,
Керівник Кулешов Олексій Миколайович
Керівник Хуторян Едуард Михайлович
Опонент Кушнір Володимир Абрамович
Опонент Одаренко Євген Миколайович
Рецензент Аверков Юрій Олегович
Рецензент Єрмак Геннадій Павлович
Установа, організація, у вченій раді якої відбудеться/відбувся захист
Інститут радіофізики та електроніки ім. О. Я. Усикова Національної академії наук України
Опис
Мета роботи - встановлення оптимальних режимів роботи клинотронів субТГц і ТГц діапазонів з урахуванням теплових навантажень на елементи гребінки та визначення умов одномодового вихідного випромінювання, а також знайдення нових режимів генерації та підсилення коливань у черенковських приладах з підвищенним рівнем потужності для просунення в більш високочастотний діапазон. Об’єкт досліджень – процеси електронно-хвильової взаємодії в надрозмірних електродинамічних системах черенковських приладів субТГц і ТГц діапазонів. Теоретичні та практичні результати. На основі отриманих у дисертаційній роботі результатів теоретичних і експериментальних досліджень запропоновано та створено нові конструкції генераторів і підсилювачів на ефекті Вавілова-Черенкова в субТГц і ТГц діапазонах. Розроблено генераторну систему на основі клинотрона безперервної дії підвищеної потужності в діапазоні частот 170 ГГц – 175 ГГц і проведено експериментальні дослідження з юстування квазіоптичної лінії передачі енергії модернізованої системи діагностики колективного томсонівського розсіяння на стеллараторі Wendelstein 7-X за допомогою термографічних вимірювань. Новизна наукових результатів. Вперше визначено вплив транспортування інтенсивного стрічкового електронного потоку в електродинамічних системах клинотронів субТГц і ТГц діапазонів на умови генерації, що дозволило отримати: а) широкосмугову генерацію з помірною вихідною потужністю, або б) генерацію з максимальною потужністю в одномодовому режимі та показано фізичні причини цього явища. Вперше визначено вплив теплових ефектів в електродинамічних системах клинотронів субТГц і ТГц діапазонів, у результаті осідання інтенсивного стрічкового електронного потоку, на спектральні характеристики випромінювання. Показано, що контроль за температурою охолоджувальної рідини дозволяє реалізувати стабільність потужності випромінювання на рівні 3% та стабільність робочої частоти на рівні 5*10-5. Вперше теоретично та експериментально отримано геометрію електродинамічної системи ТГц клинотрона з підвищеною ефективністю хвилевідного виводу енергії в широкому діапазоні частот. Вперше продемонстровано підсилення електромагнітних хвиль у черенковському приладі, що працює на гібридних обʼємно-поверхневих хвилях. Результати моделювання вказують на посилення слабкого сигналу до 30 дБ і майже 5% електронного ККД для структури довжиною 41 мм W-діапазону. Експериментально отримано посилення до 12 дБ на частоті 97,95 ГГц в односекційному підсилювачі, що відповідає результатам моделювання, та продемонстровано робочу смугу частот до 2 ГГц для певної робочої напруги в діапазоні від 3,7 кВ до 3,9 кВ і струму пучка 60 мА. Запропоновано конфігурацію біперіодичної гребінки, яка підтримує збудження гібридних об’ємно-поверхневих мод. Показано, що така гребінка забезпечує не тільки підвищений опір зв’язку в ТГц діапазоні, а також широкий діапазон перестроювання частоти (15‒20%). Запропоновано схему ТГц генератора з покращеними характеристиками, в якій електронний потік резонансно збуджує випромінювання Сміта-Парселла двох порядків, при цьому дифракційний порядок, що поширюється тільки в діелектрику, використовується для зворотного зв'язку, а дифракційний порядок у вільному просторі служить вихідним випромінюванням. Методи досліджень. Параметри електронно-хвильової взаємодії визначалися в результаті спільного чисельного інтегрування рівняння збудження і рівнянь руху електронів методами кінцевих різниць і великих частинок. Аналіз руху нерелятивістського електронного потоку проводився методом Рунге-Кутти четвертого порядку. Експериментальні результати дослідження параметрів випромінювання було отримано за допомогою класичних методів вимірювання потужності, частоти та спектра (за допомогою калориметричних і болометричних методів; гетеродину, змішувача та спектроаналізатора субТГц діапазону). Ступінь упровадження. Результати роботи можуть бути використані при створенні ТГц систем візуалізації та юстування за допомогою термографічних вимірювань. Сфера використання. Розроблену в дисертаційній роботі генераторну систему на основі клинотрона безперервної дії підвищеної потужності в діапазоні частот 170 ГГц – 175 ГГц використано в процесах з юстування квазіоптичної лінії передачі енергії модернізованої системи діагностики колективного томсонівського розсіяння на стеллараторі Wendelstein 7-X за допомогою термографічних вимірювань.
Дата реєстрації
2025-07-29
Додано/оновлено в НРАТ
2025-07-29 / 2026-07-01
