КНУ імені Тараса ШевченкаФРЕКСКафедра фізичної електронікиНаукаСучасні дослідження в галузі плазмової електроніки

Сучасні дослідження в галузі плазмової електроніки

При проходженні електронного пучка крізь газову плазму в такій системі можуть виникати і зростати різноманітні типи електричних коливань і хвиль. Дослідження таких явищ, розпочаті свого часу на кафедрі Левитським С.М. зі співробітниками, тривають уже близько 50 років.

Модульовані електронні пучки можна використати як випромінювачі хвиль (у тому числі електромагнітних) в умовах іоносфери. Одним із можливих механізмів випромінювання може бути перехідне випромінювання, яке виникає при проходженні заряджених частинок або згустків таких частинок через неоднорідне середовище, в тому числі через неоднорідну плазму. Серед останніх результатів досліджень у цьому напряму можна назвати вивчення перехідного випромінювання електронних пучків в умовах активних експериментів у іоносфері та космосі (Левитський С.М., Анісімов І.О., Кельник О.І. та інші), що ведеться в співдружності з професором Краффт К. (університет Парі-Сюд, м. Орсей, Франція), а також ефект перенесення електромагнітних хвиль через шари щільної плазми за допомогою електронних пучків, що також заснований на перехідному випромінюванні. Цей ефект був теоретично передбачений Левитським С.М. та Анісімовим І.О., а пізніше виявлений і детально вивчений в експериментах Романюка Л.І. зі співробітниками (Інститут ядерних досліджень НАНУ) та за допомогою комп’ютерного моделювання (Анісімов І.О., Котляров І.Ю., Лізунов Г.В., Кіянчук (Соловйова) М.Й.) Обидва названі результати становлять інтерес для розв’язання проблеми космічного радіозв’язку. Запропоновано також метод діагностики неоднорідних плазмових утворень за перехідним випромінюванням коротких електронних згустків (Анісімов І.О., Любич К.І.) та за допомогою методів надширокосмугової радіолокації (Левитський С.М.)

Останнім часом розвивається комп’ютерне моделювання однорідних та неоднорідних плазмово-пучкових систем (Левитський С.М., Анісімов І.О., Сіверський Т.В., Кельник О.І., Сорока С.В., Літошенко Т.Є., Соловйова М.Й., Толочкевич Ю.М.) Модернізовані існуючі та розроблені оригінальні програмні пакети, що використовують метод макрочастинок у комірках (Сіверський Т.В., Літошенко Т.Є., Толочкевич Ю.М.) З їхньою допомогою, зокрема, детально вивчено динаміку неоднорідної плазми в області локального плазмового резонансу, збуджуваній модульованим електронним пучком або високочастотним електричним полем накачування (Анісімов І.О., Сіверський Т.В., Кельник О.І., Сорока С.В., Літошенко Т.Є.) Досліджено процес релаксації функції електронів пучка за швидкостями при проходженні такого пучка крізь плазму (Левитський С.М., Анісімов І.О., Сасюк Д.В., Сіверський Т.В.) Вивчено динаміку поперечно обмежених модульованих електронних пучків в однорідній та неоднорідній плазмі (Анісімов І.О., Літошенко Т.Є., Соловйова М.Й.) Досліджуються кінетичні ефекти, що супроводжують плазмово-пучкову взаємодію – розігрів плазми в області локального плазмового резонансу при її збудженні модульованим електронним пучком, утворення потоків частинок у фоновій плазмі в процесі розвитку плазмово-пучкової нестійкості (Анісімов І.О., Левитський С.М., Танигіна Д.М.)

На замовлення корпорації LG Electronics (Південна Корея) виконані роботи з комп’ютерного моделювання імпульсного розряду в комірці плазмових діелектричних панелей за допомогою оригінальної програми, що використовує метод частинок та метод Монте-Карло (Кельник О.І., Самчук О.В., Анісімов І.О.) Проаналізовано процес утворення катодної плями в нормальному режимі жевріючого розряду як дисипативної структури, зумовленої розподіленим зворотним зв’язком (Анісімов І.О., Пономарьов О.В.)

Спільно з Лабораторією фізики та хімії довкілля (м. Орлеан, Франція) виконано ряд досліджень з інтерпретації результатів спостережень, отриманих у міжнародному космічному проекті CLUSTER (Красносельських В.В., Мусатенко К.С., Анісімов І.О.)

Методом комп’ютерного моделювання досліджено процеси збудження кільватерних хвиль електронними згустками в плазмі та зворотній вплив цих хвиль на динаміку згустків (Анісімов І.О., Літошенко Т.Є., Толочкевич Ю.М., Щербінін М.А.), а також початкову стадію розвитку плазмово-пучкового розряду (Анісімов І.О., Косаревич Б.П., Дадика Д.І.)

Ще одна область наукових інтересів групи – це дослідження стохастичної динаміки радіоелектронних систем. Зокрема, Анісімовим І.О. з групою студентів (Дідовик А.В., Сіверський Т.В., Щур О.В.) були промодельовані, пояснені та експериментально вивчені різні режими роботи генератора шуму Кияшка - Піковського - Рабиновича. Досліджено умови виникнення стохастичної динаміки в системі зв’язаних нелінійних осциляторів (разом із Сябером С.С.).

Останніми роками за проблематикою, пов’язаною з плазмовою електронікою, на кафедрі захищено 4 кандидатські дисертації (Літошенко Т.Є., Мусатенко К.С., Соловйова М.Й., Сорока С.В.). За роботи з динаміки електронних пучків у плазмі Анісімов І.О. у 2011 р. відзначений премією НАН України ім. Н.Д. Моргуліса (спільно з Ільченком В.В. та Федорусом О.Г.

© 2014   Кафедра фізичної електроніки  факультету радіофізики, електроніки та комп'ютерних систем
КНУ імені Тараса Шевченка