Հայաստանի ատենախոսությունների բաց մատչելիության պահոց = Open Access Repository of the Armenian Electronic Theses and Dissertations (Armenian ETD-OA) = Репозиторий диссертаций Армении открытого доступа

Էլեկտրամագնիսական ալիքները շերտավոր կառուցվածքներում և մասնիկների խմբավորումը

Զաքարյան, Սամվել Վարդանի (2017) Էլեկտրամագնիսական ալիքները շերտավոր կառուցվածքներում և մասնիկների խմբավորումը. PhD thesis, ՔԵՆԴԼ Սինքրոտրոնային հետազոտությունների ինստիտուտ.

[img]
Preview
PDF (Thesis)
Available under License Creative Commons Attribution.

Download (4Mb) | Preview
    [img]
    Preview
    PDF (Abstract)
    Available under License Creative Commons Attribution.

    Download (732Kb) | Preview

      Abstract

      Լիցքավորված մասնիկների փնջերի ֆիզիկայի և արագացուցչային տեխնիկայի բնագավառի ժամանակակից հետազոտությունների կարևորագույն ուղղություներից է նոր արագացնող համակարգերի և բարձր հաճախականային կոհերենտ ճառագայթման աղբյուրների ստացումը: Բարձր հաճախականային կոհերենտ ճառագայթում ստանալու համար անհրաժեշտ են գերկարճ փնջեր: Գերկարճ փնջերի ուղիղ գեներացումը ֆոտոկատոդից սահմանփակված է ֆոտոկատոդի և լազերի տեխնիկական բնութագրերի պատճառով, այդ իսկ պատճառով գերկարճ փնջերի ստացման հիմնական եղանակը երկար փնջերի կարճեցումն է: Հիմնականում, փնջերի կարճեցման համար նրանցում ստեղծվում է էներգիայի մոդուլյացիա, որը հետագայում փոխակերպվում է տարածական մոդուլյացիայի: Փնջերում էներգիական մոդուլյացիա կարելի է ստանալ փնջերի և իրնեց առաջացրած կիլվատերային դաշտերի փոխազդեցության հետևանքով: Այս գործընթացի համար լայնորեն օգտագործվում են դիաֆրագմային կամ դիէլեկտրիկով լցված ալիքատարերը: Այս ալիքատարերը բնութագրվում են անվերջ քանակությամբ դանդաղ տարածվող սեփական մոդերով, որոնք գրգռում են լիցքավորված մասնիկը նրանցով անցնելուց: Այս բարձր մոդերը խոտորում են մասնիկների առաջացրած կիլվատերային դաշտերը: Այսպիսով միամոդ ալիքատարերի ուսումնասիրությունը հանդիսանում է կարևորագույն խնդիր ինչպես արագացուցչային ֆիզիկայի զարգացման, այնպես էլ բարձր հաճախականային կոհերենտ ճառագայթման աղբյուրների ստացման համար: Ատենախոսության առաջին գլխում ուսումնասիրված են երկշերտ գլանային և հարթ ալիքատարերում դանդաղ ալիքների տարածման առանձնահատկությունները: Այս երկու ալիքատարերի համար ստացվել և հետազոտվել են դիսպերսիոն առնչությունները: Ստացվել է գլանային ալիքատարում հիմնական մոդի մարման գործակցի բացահայտ տեսքը: Գտնվել է կապը դիսպերսիոն առնչությունների և երկայնական իմպեդանսի միջև: Երկրորդ գլխում ուսումնասիրվել են երկու զուգահեռ բազմաշերտ սալիկների էլեկտրամագնիսական հատկությունները: Մշակվել է մատրիցական ֆորմալիզմ և դուրս է բերվել բազմաշերտ սալիկների միջև կետային լիցքի շարժմամբ պայմանավորված էլեկտրամագնիսական դաշտերի տեսքերը: Ստացվել են երկշերտ զուգահեռ սալիկների երկայնական իմպեդանսի և երկայնական կիլվատերային դաշտերի տեսքերը: Ստացված արդյունքները ցույց են տալիս, որ շերտերի համապատասխան հաստությունների և հաղորդականությունների դեպքում սալիկների միջև շարժվող լիցքը ճառագայթում է բարձր հաճախականային նեղ սպեկտրով: Ցույց է տրվել, որ միակ ռեզոնանսային հաճախականությունը կախված է միայն ալիքատարի երկրաչափական չափերից: Երրորդ գլխում ուսումնասիրվել է երկշերտ հորիզոնական պատերով ուղղանկյուն ռեզոնատորի ռեզոնանսային հատկությունները: Դիտարկվել է ռեզոնատորի մոդել, որի պատերը իդեալական հաղորդիչ են և միայն հորիզոնական պատերը ներսից պատված են ցածր հաղորդականությամբ շերտով: Այս մոդելի համար դուրս են բերվել դիսպերսիոն առնչությունները: Կատարվել է ռեզոնատորի էլեկտրամագնիսական հատկությունների համեմատություն երկշերտ զուգահեռ սալիկների հատկությունների և փորձնական ռեզոնտորի հետ: Ցույց է տրվել, որ երբ ռեզոնատորի բարձրությունը փոքր է նրա երկայնական չափսերից, նրա էլեկտրամագնիսական հատկությունները մոտենում են երկշերտ զուգահեռ սալիկների հատկություններին: Չորորդ գլխում ուսումնասիրվել է միամոդ կառուցվածքներում փնջերի կարճեցումը: Ուսումնասիրված են Գաուսյան, պարաբոլիկ և ուղղանկյուն բաշխվածությամբ փնջերի կարճեցումը և փնջավորումը սառը պլազմայում և երկշերտ գլանային ալիքատարում: Ցույց է տրվել, որ հնարավոր է Գաուսյան փնջերի կարճեցում մինչ 10 մկմ և պարաբոլիկ և ուղղանկյուն փնջերի փնջավորում մինչ 3 մկմ 40 մկմ. Ատենախոսությունում ստացված արդյունքները կարող են օգտագործվել բարձր հաճախականային նոր արագացնող համակարգերի նախագծման, կոհերենտ մոնոքրոմատիկ ճառագայթման աղբյուրների նախագծման համար: Արդյունքները կարող են օգտագործվել նաև գերկարճ փնջերի ստացման համար: Ատենախոսության արդյունքները օգտագործվել են ՔԵՆԴԼ ՍՀԻ-ում երկշերտ ուղղանկյուն ռեզոնատորի նախագծման և պատրաստման համար: Тема диссертационной работы посвящена разработке и исследованию ускоряющих устройств нового типа, обладающих узкополосными резонансными свойствами в высокочастотном диапазоне, обеспечивающих одномодовый режим ускорения и, к тому же, потенциальными источниками мощного узкополосного и узконаправленного излучения. Имеющие сложную конфигурацию диафрагмированные структуры, используемые в настоящее время в основном для замедления волны, помимо генерации основной ускоряющей медленной моды возбуждают также моды высших типов, искажающих картину поля и ухудшающих характеристики пучка. Гладкие диэлектрические волноводы, работающие на базе черенковского излучения, обладают тем же побочным эффектом: генерируемое в них поле имеет многорезонансную структуру. Рассматриваемые в диссертации однорезонансные двухслойные цилиндрические и плоские структуры лишены упомянутых недостатков, просты в изготовлении, их расчетные формулы просты и наглядны. Исследование характеристик медленно бегущей волны в ламинированных структурах. Исследование электродинамических свойств многослойных параллельных пластин. Вычисление резонансных частот горизонтально-двухслойных прямоугольных резонаторов. Исследование банчировки сгустков, следствий взаимодействия сгустков с одномодовыми структурами. Впервые исследованы электродинамические характеристики двухслойных параллельных пластин в которых движущаяся заряженная частица генерирует узкополосное излучение с ярко выраженными резонансными свойствами.Получено явное выражение для коэффициента затухания медленно бегущей волны в цилиндрическом двухслойном волноводе. Получено явное матричное представление поля излучения точечного заряда в пространстве между многослойными параллельными пластинами с произвольным количеством и расположением слоев. Получены дисперсионные соотношения для резонатора с горизонтальными двухслойными металлическими стенками и проведено сравнение с дисперсионными соотношениями для параллельных пластин. Показано, что возможна генерация микросгустков вследствие взаимодействия сгустка с ондомодовой структурой. Результаты, полученные в диссертации, могут быть использованы для разработки ускоряющих одномодовых структур на высоких частотах. Результаты расчетов использовались при планировании эксперимента с прямоугольным резонатором с двухслойными горизонтальными стенками и при обработке результатов эксперимента. Полученные результаты могут лечь в основу для генерации ультракоротких сгустков как источники высокочастотного когерентного излучения. The investigation of new acceleration structures and high frequency, high brightness coherent radiation sources is one of the main research areas in beam physics and accelerator technology. To emit the THz radiation, ultrashort bunches are needed. The direct generation of ultrashort bunches in RF guns is limited due to technical characteristics of photocathodes and lasers, so ultrashort bunches are usually formed by shortening of initial long bunches. The main principle to generate ultrashort bunches is to obtain energy modulation within the bunch and convert it into charge density modulation. Energy modulation within the bunch can be obtained via bunch interaction with its own radiated wakefields. For such a process disc loaded or dielectric loaded structures are widely used. Both structure types are characterized by the high order modes, excited during the beam passage through them. These high order modes play parasitic role in wakefields. So, the study of single-mode waveguides is an important issue for the development of accelerator physics and for the sources of coherence high frequency radiation sources. The first chapter of the thesis presents features of propagation of slow waves in circular and plane waveguides. For these two waveguides, the dispersion relations are obtained and investigated. For the cylindrical waveguide, an explicit expression for the damping coefficient of the fundamental mode is obtained. A correspondence is established between the dispersion relations and the impedance. In the second chapter, the electromagnetic properties of two parallel multilayered plates are investigated. Matrix formalism has been developed and formulas have been derived for fields that arise when a point charge moves between plates. Explicit expressions for the longitudinal impedance and the wake function of two two-layered plates are obtained. The obtained results show that at the appropriate thicknesses and conductivities of the layers, a particle moving between the plates emits a narrow frequency spectrum. It is shown that the single resonant frequency depends only on the geometric dimensions of the structure. In the third chapter resonance properties of a rectangular resonator with two-layer horizontal walls are investigated. The model of an ideal resonator was considered, only the horizontal walls of which are covered from the inside with a thin layer of low-conductivity material. Dispersion relations are derived for this model. A comparison was made of the electromagnetic properties of this resonator with the resonance properties of two parallel plates and with the resonance properties of the test cavity. It is shown that, when the height of the resonator is small compared with its longitudinal dimensions, its electromagnetic properties approach the properties of two infinite two-layer plates. In the fourth chapter, the phenomenon of bunches shortening in single-mode structures was investigated. A study was made of the phenomenon of shortening and bunching of Gaussian, parabolic and rectangular beams in cold plasma and in a two-layer cylindrical waveguide. The possibility of narrowing Gaussian beams to and bunching of parabolic and rectangular beams up to was shown. The results obtained in the thesis can be used in the design of new accelerating structures as well as coherent monochromatic sources of radiation. The results can also be used to produce ultrashort bunches. The results of the dissertation were used in CANDLE SRI in the design and fabrication of a two-layer rectangular resonator.

      Item Type: Thesis (PhD)
      Additional Information: Էլեկտրամագնիսական ալիքները շերտավոր կառուցվածքներում և մասնիկների խմբավորումը: Электромагнитные волны в ламинированных структурах и банчировка частиц.
      Uncontrolled Keywords: Զաքարյան Սամվել Վարդանի, Закарян Самвел Варданович
      Subjects: Physics
      Divisions: UNSPECIFIED
      Depositing User: NLA Circ. Dpt.
      Date Deposited: 01 Sep 2017 13:13
      Last Modified: 01 Sep 2017 15:34
      URI: http://etd.asj-oa.am/id/eprint/5531

      Actions (login required)

      View Item