Построена нелинейная теория плазменно-пучковых супергетеродинных лазеров на свободных электронах доплертронного и Н-убитронного типов с учетом неосевого влета релятивистского электронного пучка по отношению к продольному фокусирующему магнитному полю. Показано, что с увеличением угла влета электронного пучка коэффициент усиления электромагнитного сигнала увеличивается. Выяснено, что такое увеличение усиления сигнала определяется возрастанием инкремента нарастания плазменно-пучковой неустойчивости, что связано с уменьшением продольной энергии электронов.
Разработана стендовая установка для исследования способов стабилизации и дестабилизации разряда, связанных с наложением внешнего магнитного поля на основе системы линейных токов, включенных последовательно в цепь разряда. Получены данные о влиянии конфигурации внешнего магнитного поля на движение и форму дугового столба, размеры и скорости перемещения его опорных пятен и электродных струй-факелов.
Рассчитаны и проанализированы характеристики дрейфа электрона в смеси гелия с ксеноном при напряженности электрического поля E/N= 1—100 Тд с учетом неупругих столкновений. Показано, что даже незначительная добавка ксенона в гелий, начиная с долей процента, сильно влияет на разряд, в особенности, на характеристики неупругих процессов. Исследовано влияние процентного состава гелия и ксенона на дрейф электронов, в частности, на коэффициенты диффузии и подвижности, частоту ионизации и т. д.
На стеллараторе Л-2М при повышении удельной мощности нецентрального электронноциклотронного нагрева плазмы до 3 МВт/м3 обнаружен спонтанный транспортный переход с ростом энергии плазмы на ~14 % при четырехкратном скачкообразном понижении энергии коротковолновой турбулентности (k= 30 см–1).
Ранее была продемонстрирована генерация DD-нейтронов в межэлектродной среде наносекундного вакуумного разряда малой энергии (~ 1 Дж) с полым катодом и дейтерированным Pd-анодом. Была выявлена принципиальная роль образования виртуального катода и соответствующей ему потенциальной ямы в процессах столкновительного DD-синтеза в межэлектродном пространстве. В данной работе получен в эксперименте и обсуждается выход нейтронов на самой начальной стадии разряда, когда пучок автоэлектронов лишь начинает облучать неидеальную поверхность дейтерированного Pd-анода.
Обнаружено и экспериментально подтверждено влияние на физический срок службы газоразрядных ламп низкого давления повышенной температуры кварца около электровводов, что ранее не принималось во внимание. Предложены и опробованы два способа уменьшения влияния данного фактора на срок службы газоразрядных ламп.
Экспериментально изучены режимы дугового разряда с круговым движением анодного пятна по торцевой поверхности электрода. Показано, что анодные пятна электрических дуг атмосферного давления на графитовых электродах неоднородны. Наложение внешнего магнитного поля, обжимающего разряд, эти неоднородности существенно сглаживает. Уточнена оценка тока через оптически видимый канал разряда. Получены оценки скоростей опорных пятен и эродирующих с электродов микрочастиц.
В работе описывается двухмерная по координатам и трехмерная по скорости нестационарная кинетическая модель плазмы в газоразрядной камере ионного двигателя, решаемая методом частица-в-ячейке (2D3V-FullPIC). Данная модель предназначена для исследования особенностей горения разряда в зависимости от различных режимов работы, геометрии разрядной камеры и топологии магнитного поля. Приводятся результаты моделирования и выполняется их сравнение с результатами эксперимента.
Экспериментально и численно изучается пространственная конфигурация релятивистских плазменных сгустков, генерируемых в процессе гиромагнитного авторезонанса и удерживаемых в зеркальной магнитной ловушке. С помощью рентгеноспектральных и рентгенорадиометрических измерений исследованы характеристики генерируемого плазменными сгустками тормозного излучения с газа и со стенок камеры, что позволило определить область локализации сгустка и проанализировать динамику его удержания.
Проведение процедуры боронизации стенок вакуумной камеры привело к тому, что существенно изменился состав плазмы в рабочих импульсах стелларатора Л-2М. Это, в свою очередь, вызвало необходимость вычисления эффективного заряда плазмы. В режиме омического нагрева был измерен эффективный заряд плазмы по проводимости плазменного шнура и из спектра мягкого рентгеновского излучения. Обнаружено сильное влияние боронизации на значение эффективного заряда плазмы. Сравнение значений эффективного заряда плазмы, измеренного двумя способами позволило определить условия, в которых оба метода дают хорошее согласие, и появляется возможность оценивать эффективный заряд плазмы из спектральных измерений.
В работе представлена конструкция и результаты испытания импульсно-периодического резонансного плазменного источника с рабочей частотой 2,45 ГГц на основе магнитной ловушки пробочного типа с постоянными магнитами. Исследовались изменения параметров разряда и температуры электронов аргоновой плазмы в широком диапазоне изменения давления рабочего газа от 1·10-4 до 4·10-3 Торр и падающей мощности СВЧ до 600 Вт. Температура электронов в разряде определялась методом относительных интенсивностей (ЭОС) и двойным зондом в указанном диапазоне изменений падающей мощности и давления. Полученные методом ЭОС зависимости в пределах экспериментальных погрешностей находятся в хорошем количественном и качественном согласии с результатами, полученными методом двойного зонда.
Методом частиц в ячейке проведено 3D-моделирование плазмы для конфигурации полей, реализуемых в ЭЦР-источнике (2,45 ГГц) рентгеновского излучения CERA-RX(C). Получены зависимости энергетических спектров электронов, высаживаемых на электрод-мишень, от амплитуды и частоты пульсаций электрического поля, лежащей в мегагерцовом диапазоне. Проведено сравнение с результатом натурного эксперимента.