Импульсная мощность и спектральный состав выходящего из плазменного столба потока терагерцового излучения при прохождении в нём релятивистских электронных пучков с различной плотностью тока (эксперименты ГОЛ-ПЭТ)

Одним из возможных применений сильноточных релятивистских электронных пучков (РЭП) является генерация электромагнитных волн плазменных частот при прохождении таких пучков через столб замагниченной плазмы. В этом направлении ведутся исследовательские работы на установке ГОЛ-ПЭТ, направленные на создание источников терагерцового излучения в ИЯФ СО РАН. Изучается релаксация релятивистского электронного пучка с плотностью тока 1-2 кА/см² в столбе замагниченной плазмы с концентрацией 5·10¹⁴ см^-3. Целью проводимых исследований является создание генератора импульсного излучения с мощностью в десятки мегаватт в диапазоне частот 0,1-1 ТГц. К настоящему времени в экспериментах достигнута генерация излучения с мощностью 10 МВт и максимальной спектральной плотностью мощности в диапазоне частот 150-200 ГГц. Дальнейшее продвижение этих исследований состояло в экспериментальном установлении зависимости мощности и спектрального состава потока излучения от параметров инжектируемого пучка, в частности от его плотности тока. Плотность тока инжектируемого пучка варьировалась за счёт различного сжатия его поперечного сечения магнитным полем. В статье результаты измерений характеристик потока излучения представлены в корреляции с результатами измерений плотности тока пучка и концентрации плазмы.

На английском языке

Pulsed power and spectrum composition of the terahertz radiation flux escaping from a plasma column due to passing of relativistic electron beams with various current density (GOL-PET facility experiments)

Samtsov D.A., Arzhannikov A.V., Sinitsky S.L., Kalinin P.V., Popov S.S., Sandalov E.S., Atlukhanov M.G., Kuklin K.N., Makarov M.A., Stepanov V.D. and Rovenskikh A.F.

One of the possible applications of high-current relativistic electron beams (REBs) is to generate electromagnetic waves at plasma frequencies due to the passage of a beam through a magnetized plasma column. Research work in this direction is underway using the GOL-PET facility to create terahertz radiation sources at the BINP SB RAS. We study the relaxation of a REB beam with a current density of (1-2) kA/cm² in a magnetized plasma column with a density of 5·10¹⁴ cm^-3 . The purpose of the research is to create a pulse radiation generator with a power of tens of megawatts in the frequency range 0.1-1 THz. To date, a radiation flux with a power level of 10 MW and a maximum power spectral density in the frequency range 150-200 GHz has been achieved in the experiments. Further progress in these studies was related to the experimental establishment of the dependence of the power and spectral composition of the radiation flux on the parameters of the injected beam, in particular, its current density. The current density of the injected beam was varied due to different compression of the beam cross section by the magneic field. The results of measuring the charactersitics of the radiation flux are presented in correlation with the results of measurements of the beam current density and plasma density.

DOI: https://doi.org/10.52452/00213462_2023_66_07_595

Пример ссылки для цитирования:

Самцов Д.А., Аржанников А.В., Синицкий С.Л., Калинин П.В., Попов С.С., Сандалов Е.С., Атлуханов М.Г., Куклин К.Н., Макаров М.А., Степанов В.Д., Ровенских А.Ф. Импульсная мощность и спектральный состав выходящего из плазменного столба потока терагерцового излучения при прохождении в нём релятивистских электронных пучков с различной плотностью тока (эксперименты ГОЛ-ПЭТ) // Изв. вузов. Радиофизика. 2023. Т. 66, № 7-8. C. 595–605.