Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
4. В потоке электронов, вращающихся в однородном маги, поле H0, эл.-магн. волна вызывает инерционную группировку двух типов: а) продольную (относи-
тельно H0), обусловленную неоднородностью ВЧ-поля;
б), орбитальную, обусловленную релятивистской зависй-ыостью циклотронной частоты от эиергик электронов. На эткх эффектах основано действие МЦР, среди к-рых с точки зрения получения больших мощностей в диапазоне миллиметровых И субмнллиметровых волн иаиб: перспективны при слабо- и умеренно-релятивистских энергиях электронов гиротроны, (как генераторы, так и усилители), при ульт^ релятивистских — МЦАР.
Согласно теории, кпд электронных ВЧ-геиераторов и усилителей сохраняется в принципе иа уровне ~ 10% при любых, сколь угодно больших энергиях электронов.
Для практич. реализации мощных релятивистских электронных ВЧ-приборов необходимы прежде всего источники интенсивных РЭП с достаточно малой дисперсией параметров, а также эл.-динамку, системы с достаточными селективностью и элеитропрочкостью. РЭП, появившиеся еще в 1930-х гг. благодаря изобретению ускорителей, из-за ограниченности тока для генерации когерентного (коллективного) излучения были непригодны. Традиционная ВЧ-электроиика освоила режимы с U ^ 100 кВ, при к-рых релятивистские эффекты качииают заметно влиять иа динамику электронов, в 1950-х гг.; теперь импульсная мощность усилит. клистронов я гирокоиов в диапазоне метровых и дециметровых воли достигает десятков, МВт. С кои. 1950-х гг. в ВЧ-электроиике начали использоваться и принципиально релятивистские эффекты. Первыми генераторами такого рода были МЦР (гйротроиы); ныие непрерывная мощность гиротроиов составляет величину ~ 300 кВт при к <~1 см и превышает 1 кВт при X ~ 1мм, мощность в Импульсах длительностью IO"4—IO-1 с составляет величину —100 кВт при X — 0,7 мм и превышает 1 МВт при к 3 мм.
Возможность создания релятивистских електронних ВЧ-генераторов повыш. мощности с импульсом длительностью 10_в—IO-* с возникла в кон. 1960-хіГг. благодаря появлению сильноточных элеитронных ускорителей. Для генерации используются пучки электронов , с энергиями 0,5—2 МэВ и тонами 1—100 иА. Нанб. внимание уделяется на относительно длинных (Я ^ З им) волнах генераторам, основанным на нндуциров. черен-ковском излучении (релятивистским магнетрону, ЛОВ, оротроиу и т. п.), а на относительно коротких (Я <5 3 мм) волнах — генераторам, основанным на ивдуцнров. тормозном излучении и рассеянии воли (релятивистскому убитроиу, МЦАР и т. п.). В этих генерато-рах^прйменяются каи ^аяуулшые, так и ОДвзмен-ныв' эл.-динамич. системьі. Достигнутая и наЗШйпЫ му времени ВЧ-моцдость при укорочении Шолвй от 4U см до 0,5 мм монотонно спадает от 40 ГВт до 1МВт. : . \
В кон* 1970-х гг. появитесь ВЧ-геиердторы> исПоль-ауапдо в иачестве шгйкекторов эявктдоров линейные ускорители^ с повыш. ср. мопщостькі и тактовой частотой, позволяющей реализовать сишеронизм между импульсами той а и эл.-маги. импульсом, последова-
Мощность генераторов когерентного электромагнитного излучения в зависимости от Длины волны; ф — непрерывный режим, M — импульсный режим.
тельио отражающимся от зеркал открытого резонатора*
Такие генераторы, представляющие собой разновидность убитроиов, работающие при у ~ 10а, благодаря релятивистскому эффекту . Доплера поаволя- , ют получать йоге рентное излучение в оптич. («лазер-ном») диапазоне н поэтому получили назв. лазерqa иа свободных электронах (рис.).
Приборы Р. э. находят применение в фнз. эксперименте (воздействие мощного излучения иа вещество, в частности на плазму) и считаются перспективными для техн. (в частности, радиотехн.) приложений.
А. В. Гапонов-Грехов, М. И. Петелин.
РЕЛЯТИВИСТСКАЯ ЯДЕРНАЯ ФЙЗИКА — раздел физикн, посвящённый изучению ядерных процессов, в к-рых частицы, составляющие ндерйую материю, движутся со скоростями, близкими к скорости света с.
Р. я. ф. сформировалась в 1970-7? в связи с экспериментами на пучках релятивистских ядер, полученных . на синхрофазотроне ОИЯЙ (Дубиа, СССР) и на бетатроне (Беркли, США). Как составляющая часть первичного космич. иалучения релятивистские ядра наблюдались с 1948 в космич. лучах. .
Введение. Традиц. модели ндра как системы нуклонов рассматриваются , в рамках ,яерелятивистской квантовой механики и описывают эксперим. факты, относящиеся к невысоким энергиям частнц — не более десятков и сотен MalB (см. Оболочечная модель ядра). Релятивистские эффекты прк таком подходе являются м_ малыми поправками; В ^области относит, скоростей, 335
Р!ЩИ|ИСТСКАЯ
РЕЛЯТИВИСТСКАЯ
близких к скорости света с, теория ндерных процессов становится связанной с решением фундам. проблем теории квантовых полей. Для описания ндериых взаимодействий при скоростях ядерных частиц, близких к с, понятие иуклона становится неадекватным, а протои-иейтроииая модель — недостаточной. В качестве составляющих частиц ядерной материи (квантов) начинают выступать кварки и глюоны, динамика к-рых определяется ур'ииями квантовой хромодинамики (см. Кварковые модели).
Инвариантные переменные. Характерное явление Р. я. ф.— множественное рождение частиц (рис. 1).
