Генерирование СВЧ-излучения вращающимся слоем электронов в свободном пространстве

Abstract

Теоретически исследованы механизмы генерирования аксиально-неоднородных электромагнитных волн электронами, вращающимися в радиальном электростатическом и аксиальном магнитном полях в свободном пространстве ( в отсутствие внешней стенки коаксиального резонатора). Показано, что генерирование колебаний возможно за счет поперечного черенковского резонанса. Получено дисперсионное уравнение, описывающее взаимодействие волн с нерелятивистскими электронами. Найдены частоты и инкременты излучаемых волн. Показано, что частота ω слабо зависит от kz ( kz - аксиальная проекция волнового вектора). Это позволяет снять ограничения на частоту генерируемой волны при условии kz ∝ ω/c . Показано, что достаточно большое радиальное электростатическое поле может существенно увеличить частоту излучения независимо от значения поля B₀, включая случай B₀ = 0. При этом инкремент растет при увеличении частоты. Показано, что при некоторых условиях волна распространяется в аксиальном направлении, не теряя энергию на излучение в радиальном направлении.