Введение к работе
Актуальность темы. Теория эффектов, связанных с прохождением заряженных частиц через плазму, имеет важное значенье для диагностики плазмы, детектирования быстрых частиц, разработки новых методов ускорения заряженных частиц и ионного термоядерного синтеза. Новые методы, основанные на изучении динамики кластеров, открывают широкие возможности для исследования поляризационных эффектов, возникающих в процессе прохождения заряженных частиц через вещество.
В последнее время значительное внимание привлекают также исследования взаимодействия электронных и ионных пучков с поверхностью различных твердых тел, применительно к спектроскопии потерь энергии электронов.
Целью дпссептпппонной работы является развитие теории поляризационных процессов, возникаяющих при взаимодействии пучков заряженных частиц с плазмой и плазмоподобными средами. Для достижения поставленной цели проведено изучение электромагнитного поля медленной заряженной частицы, движущейся в Ферми-газе и в релятивистской плазме; исследовано электромагнитное поле релятивистской заряженной частицы, движущейся в холодной электронной плазме; исследовано кильватерное поле, создаваем)к>. релятивистской заряженной частицей в Максвелловской плазме, и рассмотрен вопрос об устойчивости в кильватерном ноле частицы в плазмі*; рассмотрены поляризационные потери энергии заряженной частицей в n.w:>;>' находящейся в сильном высокочастотном (ВЧ) электрическом полі/, a t-,-»-:<> в Mdi'intToaKTHBiioi) плазме. Исследован спектр потерь терши быстр-/її ;.>
рЯЖеННОЙ ЧаСТНЦС'Й, ВЗсІІІМО.УЙСТвуЮІЦеИ С ІКЗерХНОСТЬЮ твердых Г'-' ' ;...;
личными геометрическими формами. В частности, изучена дифференциальная вероятность потерь энергии частицей, движущейся параллельно поверхности слоя твердрго тела, клинообразного твердого тела, а также поверхности металла. В последнем случае выявлено влияние пространственной дисперсии на спектр потерь.
Научная новизна результатов, полученных в диссертационной работе заключается в следующем: ..
-
Показано, что электромагнитные поля, создаваемые медленной заряженной частицей в Ферми-газе и в релятивистской плазме совпадают с точностью до значения длины экранировки. Показано также, что электромагнитные поля отличаются от сферически-симметричного уже при малых скоростях движения частицы.
-
Получены аналитические выражения для электромагнитных полей ультрарелятивистской заряженной частицы, движущейся в холодной элек-тронной.плазме. Показано, что монотонные электромагнитные поля экранируются на расстояниях от частицы, превышающих глубину скин-эффекта. .
-
Выявлены условия, при выполнении которых релятивистская заряженная частица ускоряется в кильватерном поле ведущей частицы и находится в состоянии устойчивого равновесия.
-
В отличие от ранее известных работ, в которых не учитывались осцилляции пробной частицы, исследованы поляризационные потери энергии а плазме, находящейся в сильном ВЧ электрическом поле. Показано, что потери изменяют знак при определенных значениях параметров плазмы,
скорости движения частицы и величины напряженности внешнего ВЧ ' поля.
5. Впервые проведено исследование поляризационных потерь энергии в
ч о магнитоактивной плазме. Показано, что потери намного превышают
обычные боровские потери энергии и п сильно замапшченной плазме зависят только от плотности плазмы и скорости движения пробной частицы.
-
Впервые рассмотрены спектры потерь энергии быстрой заряженной частицей, движущейся параллельно поверхности вещества, имеющей форму слоя и клина.
-
Рассмотрено влияние пространственной дисперсии на спектр потерь энергии быстрой заряженной чаотщей, движущейся параллельно поверхности металла.
Научная її практическая пеппость. Исследование полей, создаваемых движущимися частицами в среде, необходимо с одной стороны, для построения интеграла столкновений, а с другой стороны может иметь ряд практических приложений. Результаты, полученные в диссертации, Могут быть использованы при создании новых устройств для регистрации и идентификации заряженных частиц, объяснения особенностей прохождения пучков заряженных частиц через видество, исследования коллективных эффектов в плазме; объяснения некоторых новых эффектов, обнаруженных недавно, при измерениях спектра электронов (т.н. конвой-электроны), захваченных полем движущейся частицы, при численных расчетах диференциальной вероятности потерь энергии для некоторых пажных с точки зчения технических применении материалов {А1, Ли, Си, Л120}, MgO и т. д.» используя инфракрасные,
оптические и рентгеновские измерения диэлектрической проницаемости этих веществ.
Совокупность представленных в диссертационной работе результатов позволяет сформулировать следующие выносимые на зашиту научные положения;
-
Найдены аналитические выражения для электромагнитного поля медленной заряженной частицы, движущейся в вырожденном электронном, газе и в релятивистской плазме. Показано, что имеет место т. н. пробой де-баевского экранирования.
-
Показано, что электрическое поле ультрарелятивистской заряжеішой частицы, движущейся в холодной плазме на расстояниях от частицы превышающих глубину скин-эффекта является периодической функцией от расстояния.
-
Показано, что в Максвелловской плазме две одноименно заряженные частицы могут образовать связанное состояние. Выявлены условия, при выполнении которых это состояние устойчиво.
-
Рассмотрены поляризационные потери энергии заряженной частицей, движущейся в плазме, находящейся в сильном высокочастотном электрическом поле при учете как осцилляции пробной частицы, так и влияния внешнего ноля на дисперсионные свойства плазмы. Показано, что при определенных условиях потери изменяют знак.
-
Показано, что поляризационные потери энергии заряженной частицей в маппггоактішиой плазме намного превышают обычные боровские потере энергии. Потери в сильно замапшченной плазме зависят только от :.\ічііосгі! плазмы ! скорости движения частицы.
-
Показано, что поляризационные потерн энергии заряженной частицей в мапштоактипной плазме намного превышают обычные боровскне потери энергии. Потери в сильно замагничешюй плазме зависят только от плотности плазмы и скорости движения частицы.
-
Рассмотрены спектры потерь энергии заряженных частиц, взаимодействующих с поверхностью твердых тел, имеющие различные геометрические формы. Показано, что учет пространственной дисперсии уменьшает вероятность потерь на 30-40%.
Апппбпнття работа, Основные результаты диссертационной работы доложены на 20-ой Международной конференции по явлениям в ионизированных газах, на семинарах Теоретического отдела ИРФЭ ПАН Армении, кафедры теоретической физики ЕГУ, лаборатории физики плазмы ЕГУ, опубликованы в виде научных статей.
Публпкаппп, Материалы диссертации опубликованы в 9 работах: 1 тезис доклада и 8 статей.
Структури и объем -работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, приложения и заключения. Общий объем работы—103 страниц, рисунков —0, библиография насчитывает 114 наименований.
