Наведено результати експериментального дослідження характеристик плазмових потоків, які генеруються повноблочним квазістаціонарним сильнострумовим прискорювачем плазми КСПП Х-50. Проаналізовано особливості взаємодії потужних плазмових потоків з поздовжнім магнітним полем і з поверхнями зразків. Здійснено варіювання параметрів потоків плазми методом зміни робочої напруги, комутації конденсаторної батареї та профілю основного прискорювального каналу КСПП. Проаналізовано ефективність транспортування та замагнічування потужних параметрів потоків плазми у зовнішньому поздовжньому магнітному полі залежно від параметрів потоку плазми. Показано, що повний енерговміст у плазмових потоках, які проходять через магнітний соленоїд, суттєвим чином залежить від величини індукції магнітного поля. Встановлено, що основні параметри екрануючих плазмових шарів, утворених поблизу поверхні зразка, опромінюваної потужними потоками плазми, визначаються параметрами налітаючого потоку плазми, розмірами мішені та величиною зовнішнього магнітного поля. Встановлено суттєву роль формування таких плазмових шарів у процесах передачі енергії поверхні мішені. З'ясовано, що енергетичне навантаження на поверхню зразка складає менш, ніж 10 % від енергії налітаючого плазмового потоку. Наведено деякі результати аналізу ерозії поверхні графіту та металів, опромінених плазмовими потоками КСПП з потужними тепловими навантаженнями.

Дисертацію присвячено питанням транспортування і плазмової компенсації іонних пучків малих і середніх енергій в поперечному магнітному полі в іонно-плазмових системах з нееквіпотенціальними межами. Вперше виявлено, експериментально і теоретично досліджено ефект автокомпенсації іонного пучка за рахунок надходження електронів із плазми несамостійного газового розряду, що збуджується в просторі транспортування при наявності поперечного або локально-неоднорідного квазіпоздовжнього магнітного поля в межах іонного пучка. Побудовано феноменологічну модель плазмової компенсації іонного пучка в поперечному магнітному полі, що пов'язує потенціал іонно-пучкової плазми з параметрами іонно-плазмової системи. Встановлено механізм динамічної зарядової декомпенсації іонного пучка і побудовано модель формування і релаксації віртуального анода. На основі результатів роботи запропоновано спосіб і пристрій, за допомогою яких здійснюється плазмова компенсація іонних пучків.

Здійснено експериментальне дослідження фізичних процесів, які впливають на створення та динаміку електронів і негативних іонів у плазмових джерелах з використанням пастки Пеннінга й однощілинного гострокутного електромагнітного уловлювача. Установлено особливості еволюції в аксіальному напрямку поздовжніх енергетичних спектрів електронного пучка, що ежектується з плазмових систем пеннівгівського типу. Визначено ефективний спосіб керування струмом пучка електронів, що ежектується. З'ясовано особливості емісійних і розрядних характеристик плазмового джерела електронів на основі електрично-несиметричного відбивного розряду з порожнистим катодом за умов використання газів з різними масовими числами та їх суміші як робочих джерел.

З'ясовано закономірності вторинної генерації електронів, що тікають, як фундаментального фізичного явища. Розроблено теоретичну базу для інтерпретації експериментів з даними електронами вторинної генерації на основі аналізу їх синхротронного випромінювання. Наведено результати експерименту щодо вивчення можливостей активного керування лавиною вказаних електронів вторинної генерації, яка утворилась на квазістаціонарній фазі розряду в токамаки TEXTOR, показано добре узгодження експериментальних даних з теоретичними розробками. Встановлено, що зміни в поведінці магнітних силових ліній (перемикання магнітних силових ліній, утворення ергодичних шарів, або силових ліній, які виходять з об'єму утримання) миттєво відображаються на утриманні данних електронів. Розв'язано задачі, в яких зазначені електрони вторинної генерації використовуються для діагностики плазми. Вивчено питання стійкості електронного релятивістського пучка малої густини у плазмі. Розглянуто вплив ефекту захоплення резонансних частинок хвилею на збудження та поглинання хвиль у плазмі у магнітному полі.

Знайдено компонент тензора магнітної проникності феромагнітних гранул, що знаходяться у сильному зовнішньому магнітному полі. На підставі одержаного тензора магнітної проникності розраховано та проаналізовано дисперсійні співвідношення для низькочастотних хвиль у запорошеній магнітоактивній плазмі з феромагнітними гранулами. За допомогою виразу для тензора магнітної проникності однорідно намагніченого сферичного феромагнетика розраховано та проаналізовано дисперсійні співвідношення високочастотних хвиль. Одержано аналітичні вирази для групової та фазової швидкостей високочастотних хвиль у випадку повздовжнього та поперечного поширення відносно напрямку зовнішнього магнітного поля, а також для гібридних резонансних частот, що виникають у запорошеній магнітоактивній плазмі з феромагнітними гранулами. Результати розрахунку фазової та групової швидкостей високочастотних хвиль для загального випадку поширення подано графічно. Показано, що запорошена магнітоактивна плазма з феромагнітними гранулами виявляє властивості лівих середовищ поблизу резонансних частот, зумовлених присутністю феромагнітного компонента.

Наведено pезультати дослідження генерації НВЧ-коливань струму в потоці з плоскою геометрією за гальмування його зовнішнім електричним полем без формування відбитого потоку. На лінійних установках досліджено стійкість циліндричного потоку електронів, інжектованих у поздовжнє магнітне поле. Ширина функції розподілу частинок потоку за швидкостями була близькою до середньої швидкості їх поздовжнього руху. Експериментально досліджено нелінійну поведінку діоктронних хвиль, що збуджуються у потоці, а також динаміку так званих залишкових хвиль, що спостерігаються після закінчення інжекції. Наведено експериментальні результати, що описують динаміку потоку прискорених частинок, що рухаються вздовж магнітних поверхонь у тороїдальній конфігурації на базі тризахідного торсатрону "Ураган-ЗМ". Наведено результати рентгенівських, зондових, оптичних, а також НВЧ-вимірювань, що дають інформацію про структуру потоку, особливості та природу його формування, та супроводжувальні процеси. У тороїдальній магнітній конфігурації вивчено електростатичні флуктуації крайової плазми торсатрона У-ЗМ, а також взаємодії таких флуктуацій з потоками заряджених частинок. Досліджено збудження параметричної нестійкості в області гармонік частоти ВЧ - нагрівання. Розглянуто можливість взаємодії нестійкості з потоком прискорених частинок.

Досліджено процеси генерації та транспортування іонних потоків у плазмових системах з комбінованими електричними та магнітними полями, які широко використовуються в технологіях іонно-плазмової обробки поверхні. Вивчено процеси виникнення й інтегральні характеристики газових розрядів у пристроях з комбінованими електричними (постійним, високочастотним, потенціальним, вихровим) і магнітними (постійним, змінним) полями на базі планарного магнетронного розряду в прискорювальному та плазмовому режимах, ВЧ-індукційного розряду, комбінованих індукційно-ємнісного й індукційно-магнетронного розрядів. Здобуто аналітичні вирази для енергетичної ціни іона та коефіцієнта іонізації для ансамблю електронів з різною функцією розподілу по енергіях і розраховано криві запалювання та пробою трьох типів газового розряду постійного струму в магнітному полі. Експериментально та теоретично доведено зміну рівноважної температури плазмових електронів у планарному магнетронному розряді через існування групи високоенергетичних електронів, густина яких залежить від питомої потужності в розряді. Ця залежність визначає вольтамперну характеристику розряду за низького тиску робочого газу. Експериментально встановлено та теоретично обгрунтовано принципову роль асиметрії електродів у енергобалансі ВЧ індукційно-ємнісного розряду, її вплив на сумарну енергетичну ціну іона й енергетичну ефективність плазмових реакторів і джерел іонів. Визначено енергетично оптимальні співвідношення площ електродів залежно від енергії іонів. Проведено систематизацію процесів генерації та транспортування іонних потоків у плазмових системах з комбінованими ЕН полями на основі дрейфової теорії. Визначено загальні параметри подібності та закономірності іонно-плазмових систем на основі фундаментальних положень фізики газового розряду, низькотемпературної плазми та законів збереження частинок, імпульсу й енергії.

Розглянуто особливості динаміки заряджених частинок в однорідному постійному зовнішньому магнітному полі та в полі плоскої електромагнітної хвилі довільної поляризації та напруженості. Зокрема, коли параметр сили хвилі стає більшим за одиницю. Показано, що в сильних поперечних електромагнітних полях основну роль починає відігравати поздовжній до хвильового вектору рух заряджених частинок, та показано, що в цьому випадку резонансні умови втрачають свою винятковість – ефективний обмін енергією між частинками та хвилею може спостерігатися у відсутності умов для резонансів. Доведено, що в полі хвилі лазерного імпульсу з круговою поляризацією, характер зміни поздовжнього імпульсу зарядженої частинки повторює огинаючу імпульсу поля. Запропоновано та вивчено різноманітні схеми прискорення, що дозволяють прискорювати частинки у вакуумі та керувати їх характеристиками. Зокрема, доведено, що схеми ОЛВЕ при великих напруженостях поля стохастично нестійкі.