Проведено теоретичний аналіз явищ у сильнонерівноважних системах, що знаходяться під дією зовнішніх шумів і випадкових полів. Побудовано теорії явищ переносу в спіральних полях та ефектів негативної в'язкості у магнітоактивній плазмі та провідній рідині. Створено моделі самоафінних рухів Леві та досліджено ефекти скінченності числа даних. Показано, що функції розподілу флуктуацій, виміряних у граничній плазмі торсатрона У-3М, належать до класу стійких розподілів Леві. Запропоновано дробове рівняння Фоккера - Планка для опису руху зарядженої частинки. Введено та досліджено дробові кінетичні рівняння з розподіленими похідними, одне з яких застосовано для опису еволюції функції розподілу флуктуацій, виміряних у плазмі токамака ADITYA. Сформульовано базові принципи теорії нелінійних стохастичних систем під дією негауссівських шумів Леві.

  Скачати повний текст

Досліджено дисипативну систему рівнянь Захарова у різних обмежених областях, запропонованої для опису колапсу ленгмюровських хвиль у плазмі. У випадку одновимірної області та періодичних граничних умов доведено існування глобального розв'язку та встановлено, що відповідна динамічна система є дисипативною та має компактний глобальний атрактор, а якщо зовнішні сили є аналітичними функціями, елементами глобального атрактора є аналітичні функції просторової змінної. У двовимірному випадку доведено існування та єдність глобального (за часом) розв'язку, у дисипативному - показано наявність інваріантної множини початкових умов, що породжують глобальний (за часом) розв'язок. Встановлено дисипативність та існування глобального атрактора відповідної динамічної системи. Побудовано регуляризацію системи рівнянь Захарова. Доведено збіжність атрактора регуляризованої системи до атрактора системи Захарова.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Теоретично досліджено взаємодію електронних потоків з електромагнітними хвилями у напіпровідникових хвилевідних структурах круглого та прямокутного поперечних перерізів. Дослідження проведено з урахуванням дисипативних ефектів у напівровіднику під час відсутності та за умов зовнішнього постійного магнітного поля. Визначено ефективність пучково-плазмової взаємодії у розглянутих напівпровідникових хвилевідних структурах і з'ясовано вплив параметрів системи на ефективність взаємодії. Одержано нову інформацію про особливості взаємодії електронних потоків з власними хвилями напівпровідникових хвилевідних структур, що може бути використана в сучасній радіофізиці під час створення експериментальних зразків плазмових підсилювачів і генераторів. Розроблено практичні рекомендації для експериментального дослідження взаємодії електронних потоків з електромагнітними хвилями у напівпровідникових хвилевідних структурах.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Вивчено питання взаємодії та поширення хвиль у магнітосферах пульсарів і системах із плазмово-пучковою нестійкістю (ППН). Розглянуто процеси лінійної трансформації, індукованого розсіювання та трихвильової взаємодії хвиль у магнітосферах пульсарів. Розраховано їх вплив на можливість виходу випромінювання назовні. Досліджено вплив різноманітних типів неоднорідностей плазми на розвиток пучкової нестійкості. Розглянуто великомасштабні неоднорідності (ВКБ наближення) та дрібномасштабні осциляторні неоднорідності. Окремо описано поводження хвиль у разі проходження точки повороту на межі області ППН і розвиток ППН у періодично неоднорідній плазмі. Розв'язано задачу про самоузгоджену взаємодію хвиль і неоднорідностей в обмеженій системі в ППН (наприклад, НВЧ-підсилювачі), в якій виявлено виникнення розподіленого зворотного зв'язку і, як наслідок - робота системи в автомодуляційному режимі.

  Скачати повний текст

Теоретично досліджені властивості та еволюція подвійних шарів, солітонів та нелінійних хвиль в струмовій плазмі і плазмі з пучками часток та роль резонансних часток. Розглянуто формування структур із високочастотної (ВЧ) турбулентності за рахунок її модуляції на електронах пучка. Побудовано рішення у вигляді солітона, що рухається зі швидкістю світла. Описано збудження в струмовій плазмі з від'ємними іонами іонних ям електричного потенціалу із стрибками потенціалу коло них. Для опису їх побудовані рівняння типу КдВ. Описано формування в джерелі іонного пучка подвійного шару, що стабілізований неоднорідністю магнітного поля. Досліджені властивості подвійного шару, що формується при інжекції в плазму релятивістського електронного пучка, а також властивості солітонів, що рухаються з тепловими швидкостями часток плазми. Отримано параметр, що визначає вплив рухомості іонів на нестійкість Пірса, а також інкремент посилення солітона при нестійкості Бунемана. Показано, що захват ВЧ коливань на електронному проміжку часу можливий при амплітуді фазової порожнини електронів вище порогової.

  Скачати повний текст

Досліджено вплив ефектів, зумовлених самоузгодженим заряджанням порошинок, на колективні явища у плазмі. Значну увагу приділено проблемі екранування макрочастинки, що заряджається плазмовими струмами. Вивчено вплив таких процесів на поздовжні хвилі у запорошеній плазмі. Запропоновано модель точкового стоку для опису зарядки порошинки. Аналітично розраховано ефективний потенціал і розподіли плазмових частинок навколо порошинки у випадку слабоіонізованої плази з джерелами іонізації та електронно-іонної рекомбінації, так і плазми без зіткнень. Вірогідність моделі доводить, що знайдені формули з високою точністю апроксимують раніше відомі числові розв'язки. На базі запропонованої моделі досліджено динамічне екранування порошинки, яка рухається з постійною швидкістю та показано, що порошинка може прискорюватись індукованим нею полем. Вивчено екранування порошинки у напівобмеженій плазмі та встановлено, що ефективний потенціал порошинки принципово відрізняється від потенціалу пробного точкового заряду. Зроблено узагальнення самоузгодженої лінійної кінетичної енергії запорошеної плазми для випадку присутності сферичних порошинок різного радіуса. Одержано вираз для діелектричної проникності. Проведено детальне числове дослідження дисперсійного рівняння. Показано, що присутність пороху у плазмі може суттєвою мірою впливати на дисперсію та затухання іонно-звукових коливань, з'ясовано основні механізми цього впливу.

  Скачати повний текст

Досліджено динаміку модульованого електронного пучка в бар'єрах однорідної та неоднорідної закритичної плазми за допомогою комп'ютерного моделювання методом макрочастинок. Розв'язано початково-граничну задачу в одно- та двовимірній геометрії. Досліджено конкуренцію між резонансною та сигнальною (на частоті модуляції) модами плазмово-пучкової системи. Вивчено вплив на динаміку пучка та взаємодію між сигнальною та резонансною модами плазмово-пучкової системи таких параметрів як глибина початкової модуляції пучка та густина його струму. Визначено діапазони густин струмів пучка, що відповідають різним режимам плазмово-пучкової турбулентності, та виявлено ряд характерних особливостей поведінки плазмово-пучкової системи для кожного з них. Досліджено взаємодію між модами плазмово-пучкової системи залежно від форми плазмового бар'єра, в якому рухається пучок. Показано, що спектр власних коливань плазмово-пучкової системи, які збуджуються пучком за поширення в неоднорідному плазмовому бар'єрі та конкурують із сигналом на частоті модуляції, змінюється в просторі та залежить від форми бар'єра. Досліджено вплив поперечної обмеженості пучка на його динаміку в плазмі. Відзначено декілька нових в порівнянні з одновимірним випадком ефектів (фокусування, філаментація, розбухання пучка).

  Скачати повний текст

Досліджено питання взаємодії заряджених частинок та електромагнітних полів у пучкових та плазмових системах, а також проблеми впливу флуктуацій на дані процеси. На рівні взаємодії окремих частинок з електромагнітним полем досліджено нестійкість електронного пучка в резонаторі (монотронна нестійкість), визначено її фізичні механізми. Шляхом числового моделювання в межах самоузгодженої моделі досліджено процес збудження коливань немодульованим електронним пучком у короткому резонаторі повільної хвилі з лінійною дисперсією. Визначено динаміку амплітуд власних коливань та динаміку частинок у фазовому просторі. Проведено порівняльний аналіз отриманих результатів з відомими стосовно хвилеводної системи. Для зарядженої частинки, що прискорюється в серфотроні, визначено стаціонарні фази її руху, а також стійкість цих фаз та вплив флуктуацій амплітуди та фази хвилі на їх стійкість. Розроблено ефективний алгоритм визначення інкремента пучкової нестійкості в плазмово-спіральній уповільнювальній структурі за умов неприйнятності першого наближення метода збурювань, який застосовано для конкретних розрахунків. З'ясовано необхідні умови істотного збільшення інкремента флуктуаційної нестійкості в системі з двох зв'язаних осциляторів, один з яких підданий мультиплікативним флуктуаціям.

  Скачати повний текст

Розвинуто кінетичну теорію хвиль у беззіткненій плазмі таких 2D систем, як токамаки (з великим і малим аспектним відношенням; з коловим, еліптичним і D-подібним перерізом концентричних магнітних поверхонь, з рівновагою за Соловйовим), магнітосфера Землі, магнітосферна плазма за лабораторних умов, циліндричні пробкотрони. Одержано та проаналізовано основний внесок пролітних і запертих частинок в елементи поздовжньої та поперечних хвиль у зазначених моделях плазми. Досліджено вплив баунас-резонаторів на дисперсійні характеристики альфвенівських і магнітозвукових хвиль у рівноважній тороїдній, циліндричній і магнітосферній плазмах. Одержано дисперсійні співвідношення для хвиль у 2D магнітосферній плазмі з анізотропною температурою. Досліджено нестійкість іонно-циклотронних хвиль у водневій плазмі поблизу геостаціонарних орбіт магнітосфери Землі. Доведено, що інкремент цієї нестійкості у 2D магнітосфері значно менше відповідного інкремента в 1D моделях плазми у прямому магнітному полі.

  Скачати повний текст

З'ясовано механізм затухання ленгмюрівських коливань великої амплітуди у плазмі без зіткнень. Розглянуто особливості коливань електронів у різних геометричних системах - обмеженій у поперечному напрямі плазмі, що складається з позитивних та негативних іонів, нерівноважному плазмовому згустку, безмежній однорідній та неоднорідній плазмі. Визначено: електричне поле ленгмюрівських коливань холодної плазми містить незалежну від часу компоненту, що призводить до руху іонів. У випадку плазмового згустку у центральній частині вони починають свій рух до центру, навіть за умови, що у цілому заряд згустку позитивний. Це призводить до перетинання електронних траєкторій з часом, тобто у системі виникає одномірна турбулентність. У холодній плазмі перетинання електронних траєкторій відбувається за будь-яких амплітуд початкового збурення. Виявлено принципову відмінність процесу турбулізації ленгмюрівських коливань, що досліджуються, від модуляційної нестійкості у теплій плазмі. Отримано формулу, що визначає час перетинання, для вивчення можливого аперіодичного розігріву електронів плазми в електричному полі інтенсивних ленгмюрівських коливань, з енергією, більшою за теплову енергію плазми. Запропоновано новий метод розрахунку, що дозволяє розмежувати фізичний та нефізичний (чисельний) ріст температури.

  Скачати повний текст

Експериментально досліджено теоретично передбачене просвітлення плазмових бар'єрів для електромагнітних хвиль за тристадійним механізмом, який полягає у модуляції падаючою електромагнітною хвилею електронного пучка, що пронизує плазмовий бар'єр, а також у збудженні в ньому швидкої та повільної хвиль просторового заряду (ХПЗ). Даний механізм також полягає у посиленні повільної ХПЗ у плазмі бар'єра з від'ємною діелектричною проникністю та у трансформації на виході з бар'єра повільної ХПЗ до електромагнітної хвилі за рахунок перехідного випромінювання. Встановлено закономірності та особливості кожної стадії механізму просвітлення. Отримано цілісні уявлення про процес досліджуваного просвітлення в реальних пучково-плазмових системах. Показано, що в головних своїх рисах реальний механізм просвітлення відповідає теоретично передбаченому. Виявлено суттєвий вплив на реалізацію просвітлення нелінійних процесів пучково-плазмової взаємодії з участю власних коливань пучково-плазмової системи в бар'єрі, що призводять до втрати пучком електронів моноенергетичності та зменшують ефективність просвітлення. Показано існування оптимальних для просвітлення параметрів електронного пучка.

  Скачати повний текст

Для вимірювання розподілу НВЧ поля безпосередньо у розряді запропоновано новий метод, який базується на використанні вібруючої струни як малого пробного тіла. За його допомогою вивчено характер розподілу електричної складової НВЧ поля у розрядах. Установлено та пояснено існування різних структур у НВЧ розряді (шнурової, факельної, сферичної) залежно від способу подавання газу та особливостей конструкції плазмотрону. Досліджено їх вплив на розподіл НВЧ поля та енергетичні характеристики розрядів.

  Скачати повний текст

Дисертація присвячена питанням збудження електромагнітних хвиль сильнострумовими пучками електронів у плазмі. Досліджене збудження коливань з широким частотним спектром при взаємодії сильнострумового релятивістського пучка електронів з плазмою. Досліджена електродинаміка гофрованого коаксіального плазмовозаповненого хвилевода, в якому розповсюджується сильнострумовий електронний пучок. Побудована теорія збудження електромагнітних хвиль електронним потоком в плоскій уповільнюючій лінії з магнітною самоізоляцією. Досліджено вплив обмеженості електронного потоку на параметри нестійкості відносного руху просторово розділених електронних та іонних потоків, яка може виникати при пропусканні сильного струму крізь плазму.

  Скачати повний текст

Проаналізовано розв'язання задач з дослідження процесів іонізації та релаксації в багатокомпонентній та гетерофазній плазмі. Розкрито, що об'єкти досліджень - процеси рекомбінації та коливальної релаксації в молекулярних газах, вплив гетерогенних явищ на них, елементарні процеси в запорошеній плазмі та їх вплив на колективні моди в ній. Виявлено особливості формування нерівноважних функцій розподілу за умов наявності цих процесів. Запропоновано додатковий метод діагностики запрошеної плазми. Досліджено формування нелінійних структур в ній за участю різних типів дисипації, виведено рівняння, які описують ці явища та знайдено їх розв'язки. Встановлено можливість формування в запрошеній плазмі середовища з негативним заломленням і вплив такого явища на колективні процеси в ній.

  Скачати повний текст

Розроблено формалізм аналітичного дослідження стійкості радіально-неоднорідної аксіально-симетричної плазми з іонами, ларморівські орбіти яких можуть бути сумірними з розмірами плазми та обходять її вісь симетрії. Досліджено сталість плазми з максвелівським розподілом частинок за швидкостями та гауссовим розподілом для радіальної координати їх ведучих центів, яка містить іони, один з яких або обидва обходять вісь плазмового циліндра. Встановлено, що в такій плазмі з іонами одного сорту дрейфова несталість відсутня, однак в ній можливий розвиток кінетичної іонної циклотронної несталості, аналогічної іонній циклотронній несталості плазми, яка обертається, а також кінетичної дрейфово-циклотронної несталості. Визначено умови збудження всіх несталостей, інкременти та інтервали значень хвильових чисел несталих хвиль, а також швидкість турбулентного нагріву іонів. Встановлено, що протягом розвитку іонної циклотронної несталості мають місце суттєві зміни в густині та температурі іонів, що враховано під час дослідження нелінійної стадії цієї несталості.

  Скачати повний текст

Проведено комплексне дослідження джерела негативних іонів водню з відбитковим розрядом. Вперше розроблено теорію, яка найбільш повно враховує усі суттєві фізичні процеси, що відбуваються у такому джерелі. Вивчено вплив питомої потужності, що вводиться у розряд, і тиску в джерелі на його основні характеристики. Пояснено відмінності у швидкості зростання концентрації негативних іонів водню для різних розрядних струмів. На підставі вивчення часових залежностей концентрацій плазмових компонент зроблено висновок про можливість збільшення концентрації негативних іонів під час роботи джерела в імпульсно-періодичному режимі. Вперше одержано розподіл компонент у проміжку між розрядною колоною та анодом, який для негативних іонів має суттєво немонотонний характер, що обумовлює існування оптимального співвідношення між радіусами розрядної колони та аноду. Досліджено вплив цезію на процеси в джерелі негативних іонів водню. На підставі експериментальних даних і теоретичних розрахунків встановлено, що у разі додавання в розряд цезію основна частина негативних іонів утворюється не в об'ємі джерела, а на його поверхні.

  Скачати повний текст

Розроблено теорію ефекту надвипромінювання нерелятивістських електронів у магнітному полі на високих рівнях Ландау, застосовану для фізичної інтерпретації природи і характеристик надпотужного декаметрового випромінювання системи Юпітер - Іо. Показано, що в інвертованій системі електронів у магнітному полі на високих рівнях Ландау у межах "доменів когерентності" за певних умов відбувається поляризаційний фазовий перехід у стан надвипромінювання. Одержано нелінійне рівняння (типу Вейса в теорії магнетизму), яке описує ефект спонтанної самополяризації домена когерентності за рахунок диполь-дипольної взаємодії між диполями, що обертаються. Ефект циклотронного надвипромінювання електронів застосовано для інтерпретації природи надпотужного спорадичного декаметрового радіовипромінювання системи Юпітер - Іо. Виявлено, що в ближній магнітосфері Юпітера прискорені біля Іо згустки нерелятивістських електронів, що рухаються вздовж магнітних силових ліній до полюсів Юпітера, досягають надкритичної густини та переходять у стан надвипромінювання, а інтенсивність випромінювання зростає майже на 10 порядків. Запропоновано квантову модель формування мілісекундних квазіперіодичних за часом S-спектрів декаметрового випромінювання системи Юпітер - Іо за рахунок модулювання первинного випромінювання Юпітера в магнітосфері газово-пилового тора Іо. Зазначено, що модель пов'язує часову дискретність S-імпульсів з дискретністю рівнів Ландау на локальних гірочастотах електронів в торі Іо.

  Скачати повний текст

Відкрито нове явище - просторове каналювання енергії й імпульсу у разі збудження нестійкостей плазми енергійними іонами. Показано існування у стелараторах власних коливань, обумовлених модуляцією магнітного поля вздовж тороїдального кута. Знайдено, що частоти гвинтових альфвенівських мод (НАЕ-мод) розташовані у верхній частині НАЕ-щілини в альфвенівському континуумі. Показано існування резонансів частинка - хвиля, обумовлених відсутністю аксіальної симетрії магнітної конфігурації стелараторів. Виявлено дрейфово-звукові власні коливання та новий тип дрейфовоальфвенівських власних коливань у тороїдальній плазмі. Знайдено ключовий параметр, названий "звуковим", від якого залежить поведінка альфвенівського континууму в околі раціональної магнітної поверхні. Встановлено існування двох типів фішбон-нестійкості з частотами, які значно перевищують частоти відомих фішбон-нестійкостей плазми токамаків. Показано, що наявність "долини" в рівноважному полі у плазмі з високим відношенням тиску плазми до тиску магнітного поля є стабілізувальним фактором, який за певних умов забезпечує абсолютну стійкість фішбон-моди. З'ясовано, що нестійкості плазми, які збуджуються енергійними іонами в токамаках і стелараторах, можуть значно впливати на електронні потоки тепла (але не на потоки частинок) поперек магнітного поля. Виявлено групу енергійних іонів, які можуть істотно зміщуватися за радіусом плазми, рухаючись по супербананових орбітах під дією пилчастих коливань у токамаках. Доведено можливість періодичних спалахів потужності термоядерного реактора в режимі з пилкоподібними коливаннями.

  Скачати повний текст